Temat: Pomiary w układzie jednofazowym.

1. Wprowadzenie.

Prąd zmienny to prąd elektryczny, którego wartość natężenia zmienia się w czasie w dowolny sposób. W zależności od charakteru tych zmian można wyróżnić następujące rodzaje prądu.

• Prąd okresowo zmienny

• Prąd tętniący

• Prąd przemienny

• Prąd nieokresowy

Wszystkie powyższe poza ostatnią są szczególnymi przypadkami prądu zmiennego i mają one swoje specjalne znaczenie w elektrotechnice i elektronice.

Do pomiaru mocy w obwodach prądu zmiennego służą woltomierze elektrodynamiczne ferrodynamiczne.

Woltomierz elektrodynamiczny to najczęściej spotykany typ miernika. Przeznaczony do pomiaru mocy w obwodach prądu stałego i przemiennego. Posiada on dwie cewki, nieruchomą cewkę prądową, o małej rezystancji oraz ruchomą cewkę napięciową o dużej rezystancji. Zasada działania polega na siłowym oddziaływaniu pola magnetycznego na przewodnik z prądem, przy czym pole jest wytwarzane przy pomocy cewki z prądem przez którą przechodzi prąd. Tak więc siła działająca na przewodnik z prądem jest proporcjonalna zarówno do prądu płynącego przez przewodnik jak i do prądu wytwarzającego pole.

1. Wykaz przyrządów.

• Amperomierz x 3 0,5zakres częstotliwości 15…50…500Hz

prąd przemienny, ustój elektromagnetyczny, ustawienie poziome, próba napięciowa 2kV

• Woltomierz x 2 zakres częstotliwości 15…50…200 Hz

prąd przemienny-stały, ustój elektromagnetyczny, ustawienie poziome, próba napięciowa 2kV

• Opornik dekadowy D15 kl. 0,1

• Autotransformator

TYP: M10-520-10

1. Schemat układu:

2. Tabela pomiarowa:

Dla zamkniętego włącznika.

Napięcie ustawione	Napięcie odczytane	Prąd	Moc czynna
	[ V ]	Cv	L
130	300	130	130
140	300	135	145
160	300	155	155
170	300	160	160
190	300	185	190

Przykładowe obliczenia

Dla napięcia:

$$V = \frac{300}{300}*130 = 130\ \left\lbrack \text{\ V\ } \right\rbrack$$

$$V = \frac{300}{300}*160 = 160\ \left\lbrack \text{\ V\ } \right\rbrack$$

Dla prądu:

$$I = \ \frac{0,6}{60}*35 = 0,35\ \left\lbrack \text{\ A\ } \right\rbrack$$

$$I = \ \frac{0,6}{60}*48 = 0,38\ \lbrack\ A\ \rbrack$$

Dla mocy:

$$P = \frac{200}{100}*44 = 88\ \left\lbrack \text{\ W} \right\rbrack$$

$$P = \frac{200}{100}*98 = 196\ \lbrack\ W\ \rbrack$$

Tabela2. Dla otwartego włącznika:

Napięcie ustawione	Napięcie odczytane	Prąd	Moc czynna
	[ V ]	Cv	L
130	300	122,5	122,5
140	300	135	135
160	300	155	155
170	300	160	160
190	300	190	190

Przykładowe obliczenia :

Dla napięcia:

$$V = \frac{300}{300}*122,5 = 122,5\ \left\lbrack \text{\ V\ } \right\rbrack$$

$$V = \frac{300}{300}*160 = 160\ \left\lbrack \text{\ V\ } \right\rbrack$$

Dla prądu:

$$I = \ \frac{0,6}{60}*31 = 0,31\ \left\lbrack \text{\ A\ } \right\rbrack$$

$$I = \ \frac{0,6}{60}*44 = 0,44\ \lbrack\ A\ \rbrack$$

Dla mocy:

$$P = \frac{200}{100}*36 = 72\ \left\lbrack \text{\ W} \right\rbrack$$

$$P = \frac{200}{100}*82 = 164\ \lbrack\ W\ \rbrack$$

Tabela3. Podłączamy kondensator 4µF

Napięcie ustawione	Napięcie odczytane	Prąd	Moc czynna
	[ V ]	Cv	L
130	300	125	125
140	300	135	135
160	300	155	155
170	300	165	160
190	300	190	190

Przykładowe obliczenia:

Dla napięcia:

$$V = \frac{300}{300}*125 = 125\ \left\lbrack \text{\ V\ } \right\rbrack$$

$$V = \frac{300}{300}*160 = 160\ \left\lbrack \text{\ V\ } \right\rbrack$$

Dla prądu:

$$I = \ \frac{0,6}{60}*29 = 0,29\ \left\lbrack \text{\ A\ } \right\rbrack$$

$$I = \ \frac{0,6}{60}*39 = 0,39\ \lbrack\ A\ \rbrack$$

Dla mocy:

$$P = \frac{200}{100}*35 = 70\ \left\lbrack \text{\ W} \right\rbrack$$

$$P = \frac{200}{100}*62 = 112\ \lbrack\ W\ \rbrack$$

1. Wnioski i postrzeżenia:

Jak widać przy otwartym włączniku prąd zmalał, moc czynna także. Po podłączeniu do układu kondensatora można też stwierdzić, że przy napięciu identycznym kondensator powoduje spadek mocy biernej( którą można wyliczyć z wzoru P=U*I*sinα) i prądu w obwodzie. Mimo tego, że moc bierna nie wykonuje pracy, to powoduje wzrost prądów zasilających oraz nagrzewa urządzenia służące do przesyłu energii co z kolei prowadzi do większych strat. Można więc stwierdzić, kondensatory włączane są do obwodu, aby zlikwidować moc bierną obciążenia. Kondensatory powinny być dobierane tak, aby maksymalnie zniwelować moc bierną, aby to zrobić wartość kąta powinna być równa jak najbliższej wartości 1.