Politechnika Lubelska w Lublinie	Laboratorium Metrologii Ćwiczenie nr 35	Nr zespołu A2
Nazwisko i imię: Terebus Łukasz Tkaczyk Jakub Zalewski Piotr	Semestr: III	Grupa: EIST 3.6
Temat : Wspomagane komputerowo próbkujące pomiary prądu, napięcia, mocy i energii.	Data wykonania. 13.01.2014 r.	Ocena:

1. 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.

2. Wykaz przyrządów

R₁ – opornik; 148Ω ; 2,2A ; PL-P3-36-E6/ ;

R₂ – opornik; 12,9Ω ; 2,9A ; PL-P3-103-E6/ ;

A – amperomierz elektromagnetyczny nr. 8052708; zakres: 1A ; klasa: 0,2 ;
PL-P3-768/E6 ;

V – woltomierz elektromagnetyczny nr. 7478363; zakres: 300V ; klasa: 0,2 ;

W – watomierz analogowy nr. 6367381; zakresy: 300V , 2,5A ; klasa: 0,2 ;

Model licznika energii –I_MIN: 0,025A ; I_MAX: 2A ; U_N:230V ; PL-P3-377-E6/ ;

Zasilacz do zadawania dwóch napięć przesuniętych o kąt φ ;

Przystawka kondycjonowania sygnału prądu i napięcia ;

Częstościomierz cyfrowy PFL 20 ;

3. Schematy układów pomiarowych

a) Rys.1 Schemat połączeń układu pomiarowego na stanowisku laboratoryjnym

4. Tabele z wynikami pomiarów:

a) tabela z wynikami pomiarów do wyznaczania błędu pomiaru w funkcji częstotliwości próbkowania f_p przy cosϕ=1 :

Licznik próbek n	Częstotliwość próbkowania fp	UA	UP	IA	IP	PA	PP	PL	QP	SP	tx	cosϕ	A
-	Hz	V	V	A	A	W	W	W	VAr	VA	s	-	kWh
10	500	218	40,95	0,8	0,15	170	5,9	171,8	1,5	6	1,31	0,97	0,97
625	31250	218	217,7	0,8	0,79	170	170,33	171,8	7,2	170,4	1,31	1	0,000151
1250	62500	218	217,07	0,8	0,79	170	170,3	171,8	7,1	170,4	1,31	1	0,000403
2500	125000	218	217,67	0,8	0,79	170	171,23	171,8	7,2	171,3	1,31	1	0,000404

b) tabela z wynikami pomiarów dla 1250 próbek do wyznaczania błędu pomiaru mocy w funkcji kąta fazowego odbiornika:

ϕ	cos ϕ	UA	UP	IA	IP	PA	PP	PL	QP	SP	A	Tx
⁰	-	V	V	A	A	W	W	W	VAr	VA	kWh	s
0	1	218	217,4	0,8	0,79	170	171,1	171,8	7,2	171,3	0,000404	1,31
10	0,99	218	216,97	0,8	0,79	165	168,3	169,2	26	170,3	0,001004	1,33
20	0,95	218	217,07	0,8	0,78	160	160,7	163,0	54,9	169,9	0,002438	1,38
30	0,87	218	217,27	0,81	0,79	150	150,1	151,0	83,9	171,9	0,002977	1,49
40	0,77	218	217,17	0,81	0,79	135	133,8	133,1	108,6	172,3	0,003303	1,69
50	0,66	218	217,07	0,81	0,79	110	113,3	113,6	128,5	171,3	0,003583	1,98
60	0,57	218	216,37	0,81	0,79	85	88,7	88,2	146,2	171	0,003807	2,55
70	0,36	218	216,97	0,81	0,79	60	61,1	61,8	160,9	172,1	0,003968	3,64
80	0,19	218	216,57	0,82	0,81	30	33,5	69,0	171,2	174,5	0,004064	3,26
90	0,01	218	216,87	0,82	0,81	0	2,6	90,0	174,7	174,7	0,004089	2,5

c) tabela względnych błędów wyników pomiarów w funkcji częstotliwości próbkowania f_p przy cosϕ=1 :

Licznik próbek n	γfp
-	γU
-	%
10	-81,22
625	-0,14
1250	-0,43
2500	-0,15

d) tabela względnych błędów wyników pomiarów mocy czynnej w funkcji kąta fazowego odbiornika:

ϕ	PA	PP	γcosϕ
⁰	W	W	%
0	170	171,1	0,65
10	165	168,3	2,00
20	160	160,7	0,44
30	150	150,1	0,07
40	135	133,8	-0,89
50	110	113,3	3,00
60	85	88,7	4,35
70	60	61,1	1,83
80	30	33,5	11,67
90	0	2,6	0

5. Wzory i przykładowe obliczenia:

Wszystkie obliczenia zostały wykonane dla pomiaru nr 3:

Ad. a)

T_X = 1, 31 s

$$C = 16000\ \frac{i\text{mp}}{\text{kWh}}\ $$

$$P_{L} = \frac{3600*10^{3}}{16000*\ T_{X}} = \frac{3600*10^{3}}{16000*1,31} = 171,8\ W$$

Ad. b)

T_X = 1, 38 s

$$C = 16000\ \frac{\text{imp}}{\text{kWh}}\ $$

$$P_{L} = \frac{3600*10^{3}}{16000*\ T_{X}} = \frac{3600*10^{3}}{16000*1,38} = 163\ W$$

Ad. c)

$$\gamma_{U} = \frac{U_{P} - U_{A}}{U_{A}}*100\% = \frac{217,07 - 218}{218}*100\% = - 0,43\ \%$$

$$\gamma_{I} = \frac{I_{P} - I_{A}}{I_{A}}*100\% = \frac{0,79 - 0,8}{0,8}*100\% = - 1,25\ \%$$

$$\gamma_{P} = \frac{P_{P} - P_{A}}{P_{A}}*100\% = \frac{170,3 - 170}{170}*100\% = 0,18\ \%$$

Ad.d)

$$\gamma_{\text{cosϕ}} = \frac{P_{P} - P_{A}}{P_{A}}*100\% = \frac{160,7 - 160}{160}*100\% = 0,44\ \%$$

6. Charakterystyki

Rys. 1 Charakterystyka względnego błędu pomiaru napięcia w funkcji częstotliwości próbkowania f_p przy cosφ=1.

Rys. 2 Charakterystyka względnego błędu pomiaru natężenia prądu w funkcji częstotliwości próbkowania f_p przy cosφ=1.

Rys. 3 Charakterystyka względnego błędu pomiaru mocy czynnej w funkcji częstotliwości próbkowania f_p przy cosφ=1.

Rys. 4 Charakterystyka względnego błędu pomiaru mocy czynnej w funkcji kąta fazowego odbiornika.

7. Wnioski i spostrzeżenia: