Politechnika Poznańska |
Elektrotechnika - laboratorium |
---|---|
Marcin Karwasz Hubert Kaczmarek Adam Kowalczyk Paweł Kranc Rafał Kurowski Karol Kwieciński |
MCHT3.1 |
Pomiar mocy i energii w układach jednofazowych |
Tabela pomiarów
Rodzaj obciążenia | U | I | P1 | t | n |
---|---|---|---|---|---|
[V] | [A] | [W] | [s] | [obr] | |
R | 220 | (0,5)0,9 | 192 | 300 | 25,5 |
RC | 220 | 2,2 | 200 | 300 | 25,67 |
RL | 220 | 2,3 | 224 | 300 | 23,25 |
Tabela wyników
Rodzaj obciążenia | P2 | S | Q | PF | φ |
---|---|---|---|---|---|
[W] | [VA] | [var] | cosφ | rad | |
R | 204 | (110) | - | (1,85) | - |
RC | 205,4 | 484 | 438 | 0,4243 | 1,133 |
RL | 258 | 506 | 435 | 0,5098 | 1,036 |
Wyniki uzyskane przy pomocy wzorów:
$$P_{2} = \frac{n}{1,5} \div \frac{t}{3600}$$
S = UI
$$Q = \sqrt{S^{2} - P_{2}^{2}}$$
$$\text{PF} = \text{cosφ} = \frac{P_{2}}{S}$$
$$\varphi = \arccos\left( \frac{P_{2}}{S} \right)$$
Trójkąt mocy dla obciążenia RC
P=P2=205,4W
Q=438var
S=484VA
φ=65°
Trójkąt mocy dla obciążenia RL
P=P2=258W
Q=435var
S=506VA
φ=59°
Analiza pomiarów, obliczeń oraz wyników
Pomiar natężenia prądu dla obciążenia ‘R’ jest błędny, gdyż dla tego typu obciążenia moc pozorna jest równa mocy czynnej, więc iloczyn skutecznego napięcia i skutecznego natężenia powinien być równy wskazaniu na watomierzu oraz liczniku watogodzin,
Współczynnik mocy nie może być większy od jedności, dlatego błędny wynik został umieszczony w nawiasach – błąd ten wynika z błędnego pomiaru natężenia prądu,
Błędny pomiar wynika prawdopodobnie z awarii miernika,
Natężenie prądu dla obciążenia ‘R’, wyliczone znając moc i napięcie wynosi 0,9A.
Wnioski
Obciążenie typu ’R’(czysto rezystancyjne) pobiera tylko moc czynną dlatego współczynnik mocy jest równy 1,
Zarówno obciążenie typu ‘RC’ jak i ‘RL’ do prawidłowej pracy potrzebuje mocy biernej, która jest pobierana z sieci, a następnie oddawana – moc bierna generuje tylko i wyłącznie dodatkowy przepływ prądu, który w konsekwencji dla badanych obwodów jest ponad dwukrotnie większy,
Dla większego przepływu prądu potrzebne są grubsze przewody co powiększa, koszty transmisji energii elektrycznej,
Moc bierna zwiększa natężenie prądu, co z kolei powoduje straty mocy czynnej na rezystancji przewodów,
Większa moc czynna dla odbiornika ‘RC’ i ‘RL’ spowodowana jest większą opornością przewodów, a dla odbiornika typu ‘RL’ dochodzi oporność przewodu cewki indukcyjnej,
Wyliczony ‘cosφ’ (przesunięcie fazowe) jest wartością bezwzględną, więc należy przyjąć, że dla obciążenia o charakterze pojemnościowym maksymalne natężenie poprzedza maksymalne napięcie w czasie. Dla odbiornika o charakterze indukcyjnym natomiast, maksymalne napięcie poprzedza maksymalne natężenie,
W celu eliminacji strat energii na liniach przesyłowych powinno stosować się elementy poprawiające współczynnik mocy, tak aby moc bierna krążyła w układzie(nie obciążała przewodów przesyłowych).