INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH WYDZIAŁ ELEKTRONIKI WAT Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych
Laboratorium Miernictwa Elektronicznego 1
Ćwiczenie 5
Temat: METODY POMIARU MOCY
Grupa E1Y2S1 Zespół: Paulina Parteka Paweł Stąpór Łukasz Kulma

1. Wykaz przyrządów.

Lp.	Nazwa przyrządu	Typ	Producent
1	Opornik dekadowy	DR6-16	INCO
2	Cyfrowy miernik mocy	HM 8115-2	HAMEG
3	Generator funkcji	JC1642P
4	Generator mocy	PO - 21	Zopan
5	Zasilacz napięcia stałego	ZT-980-2	Unitra

1. Zastosowanie miernika mocy typ HM 8115-2

   1. Pomiar mocy w obwodach prądu stałego.

Zadanie polegało na połączeniu układu wg schematu podanego w protokole (1.1.1). Dokonać pomiarów napięcia, natężenia i mocy przy stałym napięciu zasilacza U_Z=6V dla zadanych wartości rezystancji obciążenia. Wartość rezystancji obciążenia należało ustawić na oporniku dekadowym. Wyniki pomiarów zapisano w tabeli.

Tabela 1. Wyniki pomiarów mocy w obwodzie prądu stałego.

Robc.	Ω	50	100	200	500	1000	2000
I	A	0,121	0,061	0,03	0,012	0,006	0,003
U	V	6	6	6	6	6	6
P	W	0,724	0,366	0,184	0,074	0,037	0,018

Z wykonanych pomiarów wynika że ze wzrostem rezystancji obciążenia maleje natężenie prądu w obwodzie. Powoduje to spadek wartości mocy. Wartość cosφ wynosi 1 ponieważ obwód ma charakter rezystancyjny. Więc prawdziwe są dwie zależności:

$$P = U \times I \times cos\varphi\ \ \ \ \ \ \ \ i\ \ \ \ \ \ \ P = \frac{U^{2}}{R}$$

1. Pomiar mocy w obwodach prądu przemiennego.

Zadanie polegało na połączeniu układu wg schematu podanego w protokole (1.2.1). Należało wykonać pomiary napięcia i natężenia prądu oraz mocy czynnej, biernej i pozornej a także wartości cosφ dla zadanych częstotliwości dla impedancji obciążenia Z_obc.1 i Z_obc.2. Na podstawie wykonanych pomiarów należało narysować wykresy: P=f(f); Q=f(f); S=f(f) i cosφ=f(f).

Tabela 2. Wyniki pomiarów mocy w obwodzie prądu przemiennego

	f	U	I	P	Q	S	cosφ
	Hz	V	mA	mW	mVar	mVA
Zobc.1	50	9,9	16	161	30	160	1
	100	9,9	16	160	30	158	1
	200	10	16	165	30	162	1
	400	10	16	165	30	162	1
	600	10	16	164	20	162	1
	800	10	16	164	30	161	1
	1000	10	16	163	20	161	1
Zobc.2	50	9,9	10	97	20	95	-
	100	9,9	10	97	20	94	-
	200	10	10	100	20	96	-
	400	10	10	98	20	96	-
	600	10	10	98	20	96	-
	800	10	10	96	10	95	-
	1000	10	10	96	30	95	-

Wykres 1. Wykres zależności cosφ=f(f)

Wykres 2. Wykres zależności P=f(f); Q=f(f); S=f(f) dla Z_obc.1

Wykres 3. Wykres zależności P=f(f); Q=f(f); S=f(f) dla Z_obc.2

Na podstawie powyższych wykresów i wykonanych pomiarów można stwierdzić, że zmiana częstotliwości nie ma dużego wpływu na wartość mocy. W przypadku mocy czynnej P wartość mieściła się w przedziale 160÷165 mW. Wg obliczeń wartość P powinna wynosić 160 mW. Wartość cosφ wynosiła 1 więc obwód ma charakter rezystancyjny. Przy Z_obl.2 wartość P mieściła się w zakresie 97÷100 mW. Wg obliczeń wartość ta powinna wynosić 100 mW.

1. Zastosowanie miernika mocy typ HM8115-2 do pomiaru mocy żarówki

Zadanie polegało na podłączeniu układu wg schematu podanego w punkcie 1.3.1 protokołu. Należało wykonać pomiary napięcia i natężenia prądu, mocy czynnej, biernej i pozornej. Także należało zmierzyć wartość cosφ. Na podstawie wykonanych pomiarów obliczono moc P_obl. ze wzoru:

P_obl. = U × I × cosφ   [W]

Także dodatkowo obliczono różnicę mocy obliczonej i zmierzonej. Wyniki pomiarów i obliczeń zapisano w tabeli. Na ich podstawie narysowano wykresy: P=f(f); P_obl.=f(f); cosφ = f(f)

Tabela. Wyniki obliczeń i pomiarów.

f	Hz	50	100	200	400	500	600	700	800	900	1000	UZ
P	W	5,016	5,232	5,145	5,155	5,148	5,153	5,143	5,127	5,131	5,115	50V
U	V	44,2	45,1	45,4	44,7	44,8	44,9	45	44,6	44,6	44,5
I	A	0,115	0,117	0,116	0,116	0,116	0,116	0,116	0,115	0,116	0,116
Q	Var	0,34	0,41	0,46	0,48	0,46	0,49	0,48	0,48	0,46	0,47
S	VA	5,031	5,255	5,159	5,181	5,165	5,17	5,16	5,15	5,149	5,147
cosφ	-	1	1	1	1	1	1	0,96	0,99	1	1
Pobl.	W	5,083	5,277	5,266	5,185	5,197	5,208	5,011	5,078	5,174	5,162
Pobl.-P		0,067	0,045	0,121	0,030	0,049	0,055	-0,132	-0,049	0,043	0,047
P	W	6,88	6,89	6,83 6,83	6,83	6,81	6,83	6,84	6,83	6,812	60V
U	V	54	55	54	54	54	54	54	54	54	54
I	A	0,127	0,128	0,126	0,126	0,126	0,126	0,126	0,126	0,126	0,127
Q	Var	0,5	0,6	0,3	0,4	0,6	0,5	0,6	0,4	0,3	0,65
S	VA	6,91	6,92	6,87	6,85	6,85	6,85	6,84	6,86	6,85	6,86
cosφ	-	1	1	1	1	1	1	1	1	1	0,99
Pobl.	W	6,858	7,040	6,804	6,804	6,804	6,804	6,804	6,804	6,804	6,789
Pobl.-P	W	-0,022	0,150	-0,026	-0,026	-0,026	-0,006	-0,026	-0,036	-0,026	-0,023
P	W	8,68	8,68	8,66	8,69	8,67	8,68	8,67	8,68	8,68	8,68	70V
U	V	64	64	64	63	63	64	63	63	64	63
I	A	0,137	0,138	0,137	0,137	0,137	0,137	0,137	0,137	0,137	0,137
Q	Var	0,6	0,7	0,6	0,6	0,8	0,8	0,8	0,7	0,7	0,7
S	VA	8,7	8,69	8,68	8,72	8,72	8,7	8,7	8,7	8,7	8,68
cosφ	-	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Pobl.	W	8,768	8,832	8,768	8,631	8,631	8,768	8,631	8,631	8,768	8,631
Pobl.-P	W	0,088	0,152	0,108	-0,059	-0,039	0,088	-0,039	-0,049	0,088	-0,049

Wykres 4. P=f(f); P_obl.=f(f ) dla U_Z=50V

Wykres 5. P=f(f); P_obl.=f(f ) dla U_Z=60V

Wykres 6. P=f(f); P_obl.=f(f ) dla U_Z=70V

Wykres 7. cos=f(f) dla U_Z=70V; U_Z=60V; U_Z=50V

Na podstawie wykonanych pomiarów i narysowanych wykresów można stwierdzić, że wraz ze wzrostem napięcia żarówka podłączona do układu świeciła mocniej. Wartość mocy obliczonej nieznacznie różniła się od wartości zmierzonej. Różnica wynosiła w maksymalnych przypadkach ± 0,132 W dla U_Z=50 V, ± 0,15 W dla U_Z=60 V i ± 0,152 W dla U_Z=70 V. Wartość cosφ zmieniała się dla częstotliwości powyżej 600Hz.