Zakład Napędów Wieloźródłowych

Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich PW

Laboratorium Elektrotechniki i Elektroniki

Ćwiczenie P3 – sprawozdanie

Pomiar energii

Data wykonania ćwiczenia: 06.06.2014
Data oddania sprawozdania: …………………..

Zespół wykonujący ćwiczenie:

1. Poniedzielski Piotr

2. Ziemski Adam

3. Rodak Aleksandra

4. Rubaj Damian

5. Wiącek Marcin

6. Rochowicz Jakub

7. Szałtys Jacek

8. Szczepkowski Mieszko

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

……………………………………………………

Wydział SiMR PW
Rok ak. 2013/2014
Semestr II
Grupa 1.14

Pomiar energii

1. Cel i zakres ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie różnych metod pomiaru mocy i energii w układach prądu stałego, jednofazowego i trójfazowego. Zakres ćwiczenia obejmuje metody pomiaru i obliczania mocy i energii w układach prądu stałego, metody pomiaru i obliczanie mocy i energii, w tym mocy i energii czynnej i biernej, w układach prądu przemiennego jedno i trójfazowego.

1. Opis stanowiska laboratoryjnego
   

Schemat stanowiska pomiarowego:

A_R, A_S, A_T – amperomierze elektromagnetyczne; W₁, W₂, W₃ – watomierz ferromagnetyczny;
V – woltomierz elektromagnetyczny; PV – przełącznik woltomierzy, miernik cosφ;
L₁ – licznik energii czynnej jednofazowej; L₂ – licznik energii czynnej trójfazowej, L₃ – licznik energii biernej trójfazowej; Z_R, Z_S, Z_T – obciążenie impedancyjne; R_R, R_S, R_T – obciążenie rezystancyjne

1. Opis przebiegu ćwiczenia
   

Zespół został podzielony na dwa podzespoły. Jedna grupa przystąpiła do wyznaczania stałej licznika indukcyjnego jednofazowego, pomiarów czasu i mocy metodą techniczną oraz energii dla obciążenia rezystancyjnego asymetrycznego i impedancyjnego asymetrycznego, natomiast druga dokonała tych samych pomiarów dla obciążeń symetrycznych. W celu wyznaczenia stałej licznika studenci zmierzyli czas i liczbę obrotów tarczy licznika energii czynnej. Wyniki pomiaru czasu i mocy (dla czasu t=60s i obciążenia Z, gdzie Z1 i Z2 obciążenia rezystancyjne symetryczne i asymetryczne, Z3 i Z4 – obciążenia impedancyjne symetryczne i asymetryczne). Wyniki zapisano w tabeli. W trakcie pomiaru energii grupa zmierzyła liczby obrotów tarcz: trójfazowego licznika energii czynnej, trójfazowego licznika energii biernej, jednofazowego licznika energii czynnej w czasie t=60s dla takich samych obciążeń jak przy pomiarze mocy. Wyniki zapisano w tabeli. Po wykonaniu ćwiczenia studenci uprzątnęli stanowisko pomiarowe.

1. Przy wykonywaniu obliczeń posłużyliśmy się następującymi wzorami

A = cn

$$c = \frac{A}{n} = \frac{1}{K}$$

Dla pomiarów energii na podstawie pomiarów mocy watomierzami:

A = ΣP_it gdzie i=R,S,T

Dla pomiarów energii metodą techniczną:

A = ΣU_iI_itcosϕ

Stała trójfazowego licznika energii czynnej K_3fc = 800 [obr/kWh]

Stała trójfazowego licznika energii biernej K_3fb = 800 [obr/kWh]

Stała jednofazowego licznika energii czynnej K_1fc = 1200 [obr/kWh]

Tabela 2.4.1

L.p	n1f	t	P1f	A1f	c1f
	[obr]	[s]	[W]	[Ws]	[kWh/obr]
1	2	6	1000	6000	0,0008
2	6	18	1000	18000	0,0008
3	12	36	1000	36000	0,0008
4	20	60	1000	60000	0,0008
5	30	90	1000	90000	0,0008

Tabela 2.4.2

Z	t	IR	IS	IT	UR	US	UT	URS	UST	URT	PR	PS	PT	cosφ
[Ω]	[s]	[A]	[A]	[A]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[W]	[W]	[W]	[-]
1	60	4,6	4,6	4,6	222	225,1	224,4	388,1	392,6	388,5	1000	1000	1000	1
2	60	3	3,5	4,6	223	227	227	391	394	390	660	800	1000	1
3	60	1,4	1,4	1,4	226	227	227	391	393,8	393,8	110	110	110	0,48
4	60	1,15	1,2	1,6	226	228	227	394	394	394	100	130	140	0,55

Tabela 3.4.3

z	t	n3fc	n3fb	n1fc	A3fc	A3fb	A1fc	A1fcP	A1fct	A3fcP	A3fct
[Ω]	[ s ]	[obr]	[obr]	[obr]	[Ws]	[Vars]	[Ws]	[Ws]	[Ws]	[Ws]	[Ws]
1	60	40	0	20	180000	0	59760	60000		180000	185306
2	60	34	0	20	153000	0	59760	60000		147600	150600
3	60	4,5	4	3	20250	18000	8964			19800	27416
4	60	5	4	3	22500	18000	8964			22200	32948

1. Wnioski

Na ćwiczeniach wykonywaliśmy pomiary dla prądu stałego i przemiennego. Wykonywaliśmy pomiary metodami

• techniczną i indukcyjnymi licznikami energii,

• dwóch watomierzy.

Pomiary metodach były przeprowadzone dla prądu przemiennego były rezystancyjne symetryczne, rezystancyjne asymetryczne, impedancyjne symetryczne, impedancyjne asymetryczne. Dla pomiarów rezystancyjnych w większości wyniki były zbliżone, najbardziej znaczącą różnicę można było zobaczyć dla mocy. Natomiast dla pomiarów impedancyjnych napięcie fazowe, napięcie międzyfazowe oraz moce jednofazowe były bardzo zbliżone.

Podczas pomiaru energii rezystancyjnych można zauważyć, że:

• energia czynna zmierzona licznikiem trójfazowym jest większa dla asymetrycznych;

• energia bierna jest większa dla symetrycznych (dla asymetrycznych było 0);

• energia czynna jednofazowa (mierzona licznikiem, obliczona na podst. watomierza, obliczona metodą techniczną) była większa dla symetrycznych, pomiar z licznika dal większą wartość;

• energia czynna asymetryczna była większa dla trójfazowego (metodą techniczną, na podst. pomiarów watomierzy).

Podczas pomiaru energii impedancyjnych można zauważyć, że:

• energia czynna zmierzona licznikiem trójfazowym jest większa dla symetrycznych;

• energia bierna jest większa dla asymetrycznych;

• energia czynna jednofazowa (mierzona licznikiem, obliczona na podst. watomierza, obliczona metodą techniczną) była większa dla asymetrycznych, pomiar z licznika dal większą wartość;

• energia czynna asymetryczna była większa dla trójfazowego metodą techniczną, a mniejsza na podst. pomiarów watomierzy.

Podczas pomiaru mocy czynnej trójfazowej metodą dwóch watomierzy można zauważyć iż:
- suma mocy dla układów z obciążeniem impedancyjnym asymetrycznym oraz rezystancyjnym asymetrycznym jest bardzo zbliżona do siebie
-suma mocy dla układów z obciążeniem impedancyjnym symetrycznym oraz rezystancyjnym symetrycznym różni się nieznacznie.