Politechnika Lubelska W Lublinie |
Laboratorium Metrologii |
|---|---|
Nazwisko: Przygodzki Wójtowicz Dyjach |
Imię: Michał Piotr Daniel |
Temat: Wspomagane komputerowo próbkujące pomiary prądu, napięcia, mocy i energii. |
Data wykonania: 17.12.2013 |
Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z jednym ze sposobów wykorzystania komputera osobistego wyposażonego w kartę rozszerzającą w postaci wielokanałowego, próbkującego przetwornika analogowo- cyfrowego do pomiarów prądu, napięcia, mocy i energii urządzeń zasilanych bezpośrednio z sieci energetycznej.
1.Schemat połączeń układu pomiarowego.
2. Wyznaczanie błędu pomiaru w funkcji częstotliwości próbkowania.
| Liczba próbek n | Częstotliwość próbkowania | UA | UP | IA | IP | PA | PP | PL | QP | SP | TX |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| - | Hz | V | V | A | A | W | W | W | Var | VA | s |
| 10 | 500 | 216 | 213 | 1 | 1,02 | 210 | 216,60 | 218, 45 |
2,1 | 216,7 | 1,03 |
| 625 | 31250 | 216 | 214,27 | 1 | 1 | 215 | 213,23 | 220,59 | 9,2 | 213,3 | 1,02 |
| 1250 | 62500 | 220 | 213,27 | 1 | 0,99 | 210 | 211,60 | 218, 45 |
9,3 | 211,8 | 1,03 |
| 2500 | 125000 | 216 | 214,66 | 1 | 0,99 | 210 | 213,62 | 218, 45 |
9,3 | 213,8 | 1,03 |
Przykładowe obliczenia:
$$P_{L} = \frac{3600x10^{3}}{C \times T_{X}} = \frac{3600x10^{3}}{160000 \times 1,03} = 218,45W$$
Błędy względne otrzymane z programu
| Liczba próbek n | ɣU | ɣI | ɣP |
|---|---|---|---|
| - | % | % | % |
| 10 | 0,01 | 0,02 | 0,03 |
| 625 | 0,008 | 0 | 0,03 |
| 1250 | 0,03 | 0,01 | 0,007 |
| 2500 | 0,006 | 0,01 | 0,02 |
$$\gamma_{P} = \frac{P_{P} - P_{A}}{P_{A}}*100\% = \frac{216,60 - 210}{210}*100\% = 0,03\%$$
Charakterystyki opisujące błędy względne:
3. Wyznaczanie błędu pomiaru mocy w funkcji kąta fazowego odbiornika.
Charakter pojemnościowy:
| φ | UA | UP | IA | IP | PA | PP | QP | SP | cosφ | ɣP |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ° | V | V | A | A | W | W | Var | VA | - | % |
| 0 | 216 | 216,2 | 1 | 0,99 | 216 | 216,3 | 20,7 | 218,6 | 1 | 0,001 |
| 10 | 216 | 216,8 | 1 | 0,99 | 210,3 | 208,7 | 42,3 | 213,8 | 0,98 | 0,008 |
| 20 | 216 | 215,8 | 1 | 0,98 | 202,8 | 202,9 | 77,9 | 214,1 | 0,92 | 0,0005 |
| 30 | 216 | 215,6 | 1 | 0,99 | 186 | 183,2 | 112,1 | 213,7 | 0,86 | 0,015 |
| 40 | 216 | 215,3 | 1 | 1 | 152,1 | 160,7 | 142,7 | 213,6 | 0,74 | 0,057 |
| 50 | 216 | 215 | 1 | 0,99 | 129,3 | 133,3 | 167,1 | 213,2 | 0,62 | 0,031 |
| 60 | 216 | 215,9 | 1 | 0,98 | 101,2 | 102,1 | 188 | 214,6 | 0,51 | 0,009 |
| 70 | 216 | 215,3 | 1 | 1 | 64,9 | 67,9 | 203,6 | 214,3 | 0,29 | 0,046 |
| 80 | 216 | 215,2 | 1 | 0,98 | 29,8 | 31,7 | 212,2 | 213,9 | 0,16 | 0,064 |
| 90 | 216 | 215,6 | 1 | 0,99 | 0 | 3,1 | 214 | 215 | 0 | 0 |
Przykładowe obliczenia:
$$\gamma_{P} = \frac{P_{P} - P_{A}}{P_{A}}*100\% = \frac{216,3 - 216}{216}*100\% = 0,001\%$$
Charakter indukcyjny:
| φ | UA | UP | IA | IP | PA | PP | QP | SP | cosφ | ɣP |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ° | V | V | A | A | W | W | Var | VA | - | % |
| 0 | 216 | 217,1 | 1 | 1 | 220,3 | 219,7 | 21,9 | 220,3 | 1 | 0,003 |
| 10 | 216 | 217,2 | 1 | 0,97 | 215,8 | 214,2 | 28,9 | 214,4 | 0,97 | 0,007 |
| 20 | 216 | 217,1 | 1 | 0,98 | 205,5 | 205,1 | 66,2 | 215,1 | 0,95 | 0,002 |
| 30 | 216 | 215,8 | 1 | 0,97 | 195,5 | 194,6 | 104,6 | 215,7 | 0,87 | 0,005 |
| 40 | 216 | 215,6 | 1 | 0,99 | 175,1 | 174,7 | 133,1 | 215,8 | 0,77 | 0,002 |
| 50 | 216 | 215,2 | 1 | 0,99 | 145,3 | 144,8 | 155,2 | 212,6 | 0,65 | 0,003 |
| 60 | 216 | 215 | 1 | 0,98 | 105,2 | 105,3 | 182,4 | 213 | 0,5 | 0,001 |
| 70 | 216 | 215,3 | 1 | 0,99 | 70,9 | 70,1 | 199,9 | 212,8 | 0,35 | 0,011 |
| 80 | 216 | 215,4 | 1 | 0,97 | 30,8 | 29,8 | 210,8 | 214,5 | 0,15 | 0,032 |
| 90 | 216 | 215,5 | 1 | 0,99 | 0 | 3,6 | 214,8 | 214 | 0 | 0 |
Przykładowe obliczenia:
$$\gamma_{P} = \frac{P_{P} - P_{A}}{P_{A}}*100\% = \frac{219,7 - 220}{220}*100\% = 0,003\%$$
4. Wykaz przyrządów:
-watomierz ferrodynamiczny prądu stałego i przemiennego klasa 0,2 nr: 6367381
- woltomierz ferrodynamiczny prądu stałego i przemiennego klasa 0,2 nr: 7478363
- amperomierz ferrodynamiczny prądu stałego i przemiennego klasa 0,2 nr: 8052708
- licznik energii PL-P3-377-E6
-przystawka watomierza
-częstotliwościomierz cyfrowy FC-7150U
-rezystor 13,9Ω oraz 148Ω PL-P3-36-E67
-układ zasilający PL-P3-594/E6 U1=24V, U2=230V
-komputer osobisty
5. Wnioski
W pierwszym punkcie sprawozdania zostało przedstawione wyznaczanie błędu pomiaru napięcia, prądu oraz mocy w funkcji częstotliwości próbkowania. Z przeprowadzonych pomiarów wynika, iż wartości otrzymane dzięki przyrządom analogowym, cyfrowym oraz za pośrednictwem licznika energii są sobie bliskie, a ich błąd jest niewielki. Błędy zostały przedstawione na charakterystyce.
Następnym punktem zadania było wyznaczanie błędów pomiaru energii w funkcji kąta fazowego. Pomiary przeprowadziliśmy dla φ od 0 do 90 stopni. Błędy zostały przedstawione na charakterystyce.
Podczas wykonywania pomiarów zauważona została różnica w dokładności pomiarów przy zmianach częstotliwości próbkowania. Wskazane jest stosowanie wyższych częstotliwości próbkowania dla pomiarów tego typu.