LABORATORIUM METROLOGII ELEKTRYCZNEJ I ELEKTRONICZNEJ

Imię i Nazwisko Golofit Grzegorz				Grupa ED 5.1
Data wyk. ćwicz. 13.10.1998.	Numer ćwiczenia 11	Temat ćwiczenia: Pomiar mocy prądu jednofazowego.		Ocena

Celem ćwiczenia było poznanie własności metody pomiaru mocy czynnej, biernej i pozornej za pomocą woltomierza, amperomierza i watomierza elektrodynamicznego a także wpływu poboru mocy przez przyrządy pomiarowe na dokładność pomiaru.

1. Pomiar mocy przy bezpośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości prądu.

Przyrządy użyte do pomiaru:

V - ; kl. 0,5; nr PL-P3-254-E6; zakres 300V; I_v = 22,5 mA; R_V = ;

A - ; kl. 1; nr PL-P3-23-E6-M; zakres 5A; R_A = 0,055 Ω; X_A = 2πfL_A = 2π*50Hz*27μH = 8,5 mΩ;

W - ; kl. 0,5; nr PL-P3-245-E6; zakres 200V i 5A; R_wn = 150Ω/V *200V = 30kΩ; R_wp = 0,048 Ω;

X_wp = 2πfL_wp = 2π*50Hz*63μH = 19,8 mΩ;

Jako odbiornika użyto kombinacji równoległego połączenia elementów RLC. Jako R zastosowano dwie równolegle połączone żarówki o mocy 100W każda; L - silnik indukcyjny o mocy znamionowej 600VA i napięciu znamionowym 220V; C - bateria równolegle połączonych kondensatorów (3*3,7μF + 6,8μF).

Tabela pomiarowa:

Odbiornik	UV	I0	Pw	Q0'	S0'	P0	Q0	S0	cosϕ0'	cosϕ0	δ″cosϕ0	δ″P0	δ″Q0	δ″S0
	V	A	W	VAr	VA	W	VAr	VA	-	-	%	%	%	%
R	177	1.3	200	200	230,1	199.37	113,6	2229,5	0,87	0,86	1,16	0.31	0,16	0,26
RC	225	2	295	339,8	450	293,52			0,66			0,5
RLC	245	1,9	395	246,3	465,5	464,1									0,85			0,29

Obliczenia dla odbiornika R: U_V =177V; I₀ = 1,3A; P_w = P₀' = 200W

a) Wyniki przybliżone:

S₀'= U_V*I₀ = 177*1,3= 230,1

b) Wyniki z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki:

P = P_w - (R_A + R_wp)* I₀² = 200-(0,34+0,29)=199,37

Q₀ = Q₀'- (X_A + X_wp)* I₀² =113,8-1,3(314*105*10+314*250*10)=113,6

2.Pomiar mocy przy bezpośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości napięcia.

Przyrządy użyte do pomiaru tak jak w punkcie 1.

Obliczenia dla odbiornika RC

Tabela pomiarowa:

Odbiornik	UV	I0	Pw	Q0'=Q0	S0'	P0	S0	cosϕ0'	cosϕ0	δ″P0
	V	A	W	VAr	VA	W	VA	-	-	%
R	200	1,25	245,5	47,2	250	241,83		0,98
RC	200	1,85	250	272,7	370	246,33	367,4	0,67	0,67	1,49
RLC	200	1,66	285	170,3	332	281,33		0,86

Obliczenia dla odbiornika Rc: I_A = 2,6A; U_V = 220V; P_w = 245W

a) Wyniki przybliżone:

S₀'= U_V*I₀ = 200V*1,85A = 370 VA

b) Wyniki z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki:

P₀ = P_w -*U_V² = 246,33

Q₀= Q₀'= 272,7

So=367,4

cosϕ₀ =0,67

3. Pomiar mocy przy półpośrednim włączeniu mierników i z

adanej wartości prądu.

Przyrządy użyte do pomiaru:

V - ; kl. 0,5; nr PL-P3-254-E6; zakres 300V; I_v = 2,5 mA;

A - ; kl. 1; nr PL-P3-23-E6-M; zakres 2,5A; R_A = 0,055 Ω; X_A = 2πfL_A = 2π*50Hz*27μH = 8,5 mΩ;

W - ; kl. 0,5; nr PL-P3-245-E6; zakres 200V i 5A; R_wn = 150Ω/V *200V = 30kΩ; R_wp = 0,048 Ω;

X_wp = 2πfL_wp = 2π*50Hz*63μH = 19,8 mΩ;

Pr_i - przekładnik prądowy; nr PL-P3-43-E6; ϑ_izn = 5; P_pizn = 0,5 W.

Jako odbiornika użyto kombinacji równoległego połączenia elementów RLC. Jako R zastosowano nagrzewnicę o mocy 1kW (R) , L - silnik indukcyjny o mocy znamionowej 600VA i napięciu znamionowym 220V; C - bateria równolegle połączonych kondensatorów (3*3,7μF + 6,8μF).

Tabela pomiarowa:

Odbiornik	IA	I0	UV	Pw	P0'	PA	Pwp	Ppi	P0	δ″P
	A	A	V	W	W	W	W	W	W	%
R	2,3	4,6	220	500	1000	1	0,9	10	996	0,4
RC	2,3	4,6	211	457,5	915	1	0,9	10	911	O,44
RLC	2,3	4,6	204	455	910	1	0,9	10	906	0,44

I₀ = I_A*ϑ_izn = 2,3*2=4,6A

P₀' = P_w ϑ_izn =455*2=910

P_A = R_A*I_A² = 1

P_wp = R_wp*I_A² = 0,9

P₀ = P_w *ϑ_izn - (P_A + P_wp + P_pi) = 906

4. Pomiar mocy przy pośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości napięcia.

Przyrządy użyte do pomiaru:

V - ; kl. 0,5; nr PL-P3-254-E6; zakres 300V; I_v = 22,5 mA; R_V = ;

A - ; kl. 0,5; nr PL-P3-23-E6-M; zakres 2,5o,; R_A = 0,055 Ω; X_A = 2πfL_A = 2π*50Hz*27μH = 8,5 mΩ;

W - ; kl. 0,5; nr PL-P3-245-E6; zakres 100V i 2,5A; R_wn = 150Ω/V *100V = 30kΩ; R_wp = 0,048 Ω;

X_wp = 2πfL_wp = 2π*50Hz*63μH = 19,8 mΩ;

Pr_i - przekładnik prądowy; nr PL-P3-43-E6; ϑ_izn = 5; P_pizn = 0,5 W;

Pr_u - przekładnik napięciowy; nr PL-P3-85-E6; ϑ_uzn = 2,5; P_puzn = 0,5 W.

0Jako odbiornika użyto kombinacji równoległego połączenia elementów RLC. Jako R zastosowano nagrzewnicę ; L - silnik indukcyjny o mocy znamionowej 600VA i napięciu znamionowym 220V; C - bateria równolegle połączonych kondensatorów (3*3,7μF + 6,8μF).

Odbiornik	UV	U0	IA	I0	Pw	P0'	P0	δ″P	S0`	Q0`	Cos0
	V	V	A	A	W	W	W	%	VA	VA	-
R	90	225	2,35	4,7	210	1050	1123,774	0,109	1057,5	125,7	0,98
RC	90	225	2,46	4,92	210,2	1051	2061,274	0,059	1107	347,6	0,95
RLC	90	225	2,55	5,1	222,5	1112,5	2061,274	0,059	1147,5	281,3	0,97

U₀ = U_V*ϑ_uzn = 225

I₀ = I_A*ϑ_izn = 2,46

P₀' = P_w ϑ_uznϑ_izn = 1051

P₀ = P_w *ϑ_uzn*ϑ_izn - (P_V + P_wn + P_pu) =2061,274

5. Wnioski.

Przy bezpośrednim włączeniu mierników wyniki obliczeń wykazują, iż uchyb pomiaru mocy spowodowany nieuwzględnieniem poboru mocy przez mierniki jest znacznie większy przy poprawnie mierzonym napięciu niż przy poprawnie mierzonym prądzie. Wynika stąd wniosek, że badany odbiornik posiadał dużą impedancję. Dlatego też poprawnie zastosowanym układem jest układ z punktu 1. Wartości mocy przybliżone i dokładne niewiele różnią się od siebie. Można zatem przyjąć, że wskazanie watomierza jest dokładne przy dużych mocach (np. takich jak w ćwiczeniu).

Przy półpośrednim włączeniu mierników zastosowanie przekładnika prądowego umożliwiło nam pomiar wartości prądu przekraczającej zakres zastosowanych mierników. Zmniejszył się również błąd pomiaru mocy.

Przy pośrednim włączeniu mierników zastosowanie przekładnika napięciowego pozwoliło na pomiar mocy przy większej wartości napięcia zasilającego. Jest to jednocześnie przykład na możliwość pomiaru mocy praktycznie w każdych warunkach. Zaletą tego układu było zmniejszenie błędu.

Należy zwrócić także uwagę na fakt, że stosowanie mierników o jak najmniejszych dopuszczalnych zakresach powoduje zmniejszenie błędów pomiarowych.

V

W

A

Tr

Wł

∼

Odb.

W

A

Tr

Wł

∼

Odb.

V

Odb.

A

Tr

Wł

∼

W

V

K L

k l

Pr_i

Odb.

Tr

Wł

∼

K L

Pr_i

A

W

V

k l

M N

m n

Pr_u

---