ZSE w Rzeszowie |
Pracownia elektryczna |
1999/2000 |
|
Sprawozdanie z ćw. nr 15 |
Pomiary mocy i wsp. mocy cos ϕ.
|
II e |
|
08.03.2000r. |
Piotr Madej |
|
|
I. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest poznanie metod pomiaru współczynnika mocy cos ϕ jak również umiejętność jego poprawy.
II. Wskazówki BHP:
Podczas wykonywania ćwiczenia należy zachować wszelkie środki ostrożności zabezpieczające przed wypadkiem. Moment nieuwagi może spowodować trwałe kalectwo, a nawet śmierć.
Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia należy sprawdzić czy znajdujące się na stanowisku pracy przyrządu i urządzenia nie posiadają widocznych uszkodzeń.
Wszelkie nieprawidłowości i wątpliwości należy jak najszybciej zgłaszać profesorowi.
Po zezwoleniu profesora można przystąpić do pracy.
Podczas wykonywania ćwiczenia starać się nie dopuszczać do przeciążeń jakichkolwiek przyrządów.
Jeden z uczniów stanowiących grupę powinien zajmować miejsce w pobliżu wyłącznika zasilania.
Przed dołączeniem do sieci całego obwodu należy sprawdzić jego poprawność.
Spis przyrządów:
Opornica suwakowa 321d/E
Układ do badania silnika uniwersalnego 262/E
Woltomierz TME
Watomierz 333c/E
Amperomierz 335b/E
Autotransformator 311/E
Kondensator dekadowy o pojemnościach: 10; 12; 2; 5,3; 4,2; 8,7; 8,2 μF
Cewka rdzeniowa
Żarówka o mocy 25W
Przebieg ćwiczenia:
1. Dla kilku odbiorników (np.: żarówka, kondensator, silnik) dokonać pomiaru mocy i współczynnika mocy.
- moc pozorna S = U ⋅ J; S2 = P2 + Q2; S = J2 ⋅ Z
- moc czynna P = J2 ⋅ R; P = U ⋅ J ⋅ cos ϕ
- moc bierna Q = J2 ⋅ X; Q = U ⋅ J ⋅ sin ϕ
odbiornik |
U |
J |
P |
cos ϕ |
S |
Q |
- |
V |
A |
W |
- |
VA |
var |
|
10 |
0,15 |
1,5 |
0,78 |
1,9 |
1,16 |
opornica |
20 |
0,30 |
7,5 |
0,98 |
7,6 |
1,20 |
suwakowa |
30 |
0,56 |
16 |
0,95 |
16,8 |
5,10 |
|
30 |
0,13 |
0,5 |
0,12 |
3,9 |
3,8 |
cewka |
60 |
0,28 |
2,5 |
0,14 |
16,8 |
16,6 |
rdzeniowa |
90 |
0,44 |
5,5 |
0,13 |
39,6 |
39,2 |
|
60 |
0,19 |
0 |
0 |
11,4 |
0 |
kondensator |
90 |
0,29 |
0,25 |
0,009 |
26,1 |
26,0 |
10μF |
120 |
0,39 |
0,50 |
0,01 |
46,8 |
46,7 |
|
60 |
0,07 |
3 |
0,71 |
4,2 |
2,9 |
żarówka |
90 |
0,09 |
6 |
0,74 |
8,1 |
5,4 |
|
120 |
0,12 |
9 |
0,62 |
14,4 |
11,2 |
|
60 |
0,25 |
13 |
0,86 |
15,0 |
7,4 |
silnik |
70 |
0,27 |
16 |
0,84 |
18,9 |
10 |
|
80 |
0,28 |
20 |
0,89 |
22,4 |
10 |
Przykładowe obliczenia:
Q = √ S2 - P2 = √3,61 - 2,25 = 1,16
S = √ P2 + Q2 = √2,25 + 1,34 = 1,89
P = √ S2 - Q2 = √3,61 - 1,34 = 1,50
2. Poprawa współczynnika mocy.
- kompensacja całkowita: C = QC/ω ⋅ U2
- kompensacja częściowa: C = P(tgϕ1 - tgϕ2)/ω ⋅ U2
Rodzaj odbiornika: RL U = 140V |
|||||
J |
P |
cos ϕ |
S |
Q |
C |
A |
W |
- |
VA |
var |
μF |
0,71 |
40 |
0,40 |
99,4 |
90,9 |
0 |
0,64 |
40 |
0,44 |
89,6 |
90,1 |
2 |
0,55 |
40 |
0,51 |
77,0 |
65,7 |
4 |
0,43 |
40 |
0,66 |
60,2 |
44,9 |
8 |
0,39 |
40 |
0,73 |
54,6 |
37,1 |
10 |
0,34 |
40 |
0,84 |
47,6 |
11,4 |
12 |
0,35 |
40 |
0,81 |
49,0 |
28,3 |
14 |
0,41 |
40 |
0,69 |
57,4 |
41,1 |
18 |
0,54 |
40 |
0,52 |
75,6 |
64,1 |
22 |
0,58 |
40 |
0,49 |
81,2 |
70,6 |
24 |
0,74 |
40 |
0,38 |
103,6 |
95,5 |
28 |
Przykładowe obliczenia:
cos ϕ = P/U ⋅ J = 40/140 ⋅ 0,71 = 0,402
S = U ⋅ J = 140 ⋅ 0,71 = 99,4
Q = √ S2 - P2 = √9880 - 1600 = 90,9
Wnioski:
Moc czynną prądu zmiennego mierzy się watomierzem a, współczynnik mocy cos ϕ mierzy się miernikami przystosowanymi do pomiaru tej wielkości. Współczynnik mocy odgrywa dużą rolę z punktu widzenia efektywności wykorzystania urządzeń elektrycznych. Kiedy otrzymujemy małą wartość cos ϕ odbiornika to dostarczenie mocy P wiąże się z większym poborem prądu i mocy pozornej co zwiększa koszt wykonania i przesył energii. Zawsze dąży się do tego, aby cos ϕ = 1. Aby to osiągnąć stosujemy kompensację mocy biernej czyli dołączamy odbiorniki, które pobierają moc bierną pojemnościową.
Całkowita kompensacja następuje wtedy, gdy QL + QC = 0, a więc przy C = Q/ω ⋅ U2
QL = XLO ⋅ J2 = ω ⋅ LO ⋅ J2
QC = 1/ωC ⋅ J2 = ω ⋅ C ⋅ U2
Z najczęściej stosowanych metod jest kompensacja za pomocą kondensatora C, który włączamy w obwód równolegle.
VI. Wykresy: