moc

Laboratorium Miernictwa Elektronicznego
Nr Grupy

1.Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia jest poznanie :

-mocy, jej rodzajów i sposobu definiowania,

-typowych przyrządów do pomiarów bezpośrednich i pośrednich mocy – warunków poprawnej ich eksploatacji i ich parametrów,

-metod pomiaru mocy,

-wyznaczania parametrów jednofazowych odbiorników sieciowych,

-wyznaczania ostatecznego wyniku pomiaru – poprawny zapis, wyznaczanie i uwzględnianie błędów wskazań, obliczania i eliminowania systematycznych błędów pomiaru

2. Spis przyrządów :

-Programmable power meter HM8115-2

-Watomierz LW-1

-Amperomierz LE-1

-TRUE RMS Digital Multimeter NY-441B

-Generator Funkcji Typ 432

-Opornica Dekadowa Dr 56-16

-Żarówka 25W,Żarówka 70W

3. Przykładowe schematy pomiarowe :

Rys. 1 Pomiar mocy miernikiem mocy

\

Rys. 2 Pomiar mocy watomierzem

Rys. 3 Pomiar mocy metodą absorpcyjną

4 Pomiary

4.1 Pomiar mocy watomierzem analogowym

Tab.1 Pomiar mocy watomierzem analogowym

Lp.

U

[V]

I

[A]

P

[W]

S

[VA]

Q

[Var]

Cosϕ

Z

[Ω]

R

[Ω]

X

[Ω]

Uwagi
1 231,6 0,18 32 41,69 26,68 0,77 1285,9 987.66 823,47 Obiekt 1
2 231,0 0,27 62 62,37 8,79 0,99 858,99 850,48 120,63 Obiekt 2
3 230,0 0,42 92 96,6 27,05 0,96 543.61 521,54 153,33 Obiekt 3

Oznaczenia:

U – Napięcie elektryczne wyrażane w woltach [V]

I – Natężenie wyrażane w amperach [A]

P-Moc czynna wyrażana w watach [W]

S-Moc całkowita wyrażana w woltoamperach[VA]

Q-Moc bierna wyrażana wyrażana w warach [Var]

Cosϕ-Współczynnik mocy

Z- Impedancja wyrażana w omach [Ω]

X-Reaktancja wyrażana w omach [Ω]

R- Rezystancja wyrażana w omach[Ω]

Obiekt 1 – Żarówka

Obiekt 2 – 2ga Żarówka

Obiekt 3 – Połączenie żarówek

Przykładowe obliczenia :


S =  U * I  =  232, 3 * 0, 27 = 62, 72


cosφ = P/UI = 34/(232 * 0, 18)=0, 81


$$R = \frac{P}{I^{2}} = \ \frac{65}{{(0,27)}^{2}}, = 891,63$$


$$X = \frac{Q}{I^{2}} = \frac{18,19}{{(0,27)}^{2}} = 249,51$$


$$Z = \sqrt{R^{2} + X^{2}} = \sqrt{\left( 891,63 \right)^{2} + \left( 249,51 \right)^{2}} = 925,88$$


Q = I * U * sinφ  =  232 * 0, 18 * 0, 59 = 18, 19


Sinφ =  sin(arccosφ)= sin(arccos0, 81)=sin(0, 63)=0.59

4.2 Schematy Zastępcze :

a)Połączenie szeregowe :

b)Połączenie równoległe:

c)Połączenie dwuelementowe

4.2 Pomiar mocy metodą absorpcyjną

4.2.1 Pomiar metodą pośrednią.

Tab.2 Pomiary mocy czynnej oddawanej przez generator funkcyjny przy stałej amplitudzie i częstotliwości sygnału wyjściowego w zależności od rezystancji obciążenia.

Pomiary dla przebiegu Sinusoidalnego

Lp. R [Ω]
U1[V]
Hz
U2[V]
Hz2
I1[A]
I2[A]
P1[W]

P2[W]
1 50 0,840 50 0,85 10000 0,0168 0,0170 0,0141 0,0145
2 100 1,172 50 1,179 10000 0,0117 0,0118 0,0137 0,0139
3 150 1,256 50 1,303 10000 0,0084 0,0087 0,0105 0,0113
4 200 1,330 50 1,387 10000 0,0067 0,0069 0,0088 0,0096
5 250 1,378 50 1,447 10000 0,0055 0,0058 0,0076 0,0084
6 300 1,418 50 1,495 10000 0,0047 0,0050 0,0067 0,0075
7 350 1,484 50 1,529 10000 0,0042 0,0044 0,0063 0,0067
8 400 1,476 50 1,545 10000 0,0037 0,0039 0,0054 0,0060
9 450 1,491 50 1,571 10000 0,0033 0,0035 0,0049 0,0055
10 500 1,502 50 1,583 10000 0,0030 0,0032 0,0045 0,0050
11 550 1,516 50 1,603 10000 0,0028 0,0029 0,0042 0,0047
12 600 1,536 50 1,614 10000 0,0026 0,0027 0,0039 0,0043
13 650 1,550 50 1,629 10000 0,0024 0,0025 0,0037 0,0041
14 700 1,572 50 1,635 10000 0,0022 0,0023 0,0035 0,0038
15 750 1,577 50 1,647 10000 0,0021 0,0022 0,0033 0,0036
16 800 1,584 50 1,656 10000 0,0020 0,0021 0,0031 0,0034
17 850 1,543 50 1,664 10000 0,0018 0,0020 0,0028 0,0033
18 900 1,556 50 1,671 10000 0,0017 0,0019 0,0027 0,0031
19 950 1,561 50 1,678 10000 0,0016 0,0018 0,0026 0,0030
20 1000 1,569 50 1,711 10000 0,0016 0,0017 0,0025 0,0029
21 1050 1,576 50 1,715 10000 0,0015 0,0016 0,0024 0,0028
22 1100 1,615 50 1,719 10000 0,0015 0,0016 0,0024 0,0027
23 1150 1,609 50 1,722 10000 0,0014 0,0015 0,0023 0,0026
24 1200 1,623 50 1,725 10000 0,0014 0,0014 0,0022 0,0025
25 1250 1,630 50 1,727 10000 0,0013 0,0014 0,0021 0,0024
26 1300 1,631 50 1,73 10000 0,0013 0,0013 0,0020 0,0023
27 1350 1,601 50 1,733 10000 0,0012 0,0013 0,0019 0,0022
28 1400 1,597 50 1,735 10000 0,0011 0,0012 0,0018 0,0022
29 1450 1,627 50 1,737 10000 0,0011 0,0012 0,0018 0,0021
30 1500 1,661 50 1,739 10000 0,0011 0,0012 0,0018 0,0020
31 1550 1,645 50 1,74 10000 0,0011 0,0011 0,0017 0,0020
32 1600 1,644 50 1,742 10000 0,0010 0,0011 0,0017 0,0019
33 1650 1,650 50 1,744 10000 0,0010 0,0011 0,0017 0,0018
34 1700 1,648 50 1,745 10000 0,0010 0,0010 0,0016 0,0018
35 1750 1,654 50 1,746 10000 0,0009 0,0010 0,0016 0,0017
36 1800 1,656 50 1,748 10000 0,0009 0,0010 0,0015 0,0017
37 1850 1,657 50 1,749 10000 0,0009 0,0009 0,0015 0,0017
38 1900 1,695 50 1,75 10000 0,0009 0,0009 0,0015 0,0016
39 1950 1,660 50 1,751 10000 0,0009 0,0009 0,0014 0,0016
40 2000 1,660 50 1,753 10000 0,0008 0,0009 0,0014 0,0015

Oznaczenia :

R- Rezystancja[Ω]

U1-Napięcie wyjściowe przy częstotliwości 50hz

U2-Napięcie wyjściowe przy częstotliwości 10kHz

I1-Natężenie przy częstotliwości 50hz

I2-Natężenie przy częstotliwości 10kHz

P1-Moc przy częstotliwości 50hz

P2-Moc przy częstotliwości 10kHz

Przykładowe obliczenia :


$$P_{1} = \frac{U_{\text{wyj}}^{2}}{R} = \frac{{0,840}^{2}}{50} = 0,0141\lbrack W\rbrack$$


P1 = Iwyj2 * R = 0, 01172 * 100 = 0, 0137[W]

Wykresy ilustrujące Zależność Między rezystancją a mocą wyjściową

Tab.3 Pomiary mocy czynnej oddawanej przez generator funkcyjny przy stałej amplitudzie i częstotliwości sygnału wyjściowego w zależności od rezystancji obciążenia.

Pomiary dla przebiegu Prostokątnego

Lp. R [Ω]
U1[V]
Hz
U2[V]
Hz2
I1[A]
I2[A]
P1[W]

P2[W]
1 50 1,163 50 1,083 10000 0,0233 0,0217 0,0271 0,0235
2 100 1,586 50 1,443 10000 0,0159 0,0144 0,0252 0,0208
3 150 1,789 50 1,621 10000 0,0119 0,0108 0,0213 0,0175
4 200 1,908 50 1,733 10000 0,0095 0,0087 0,0182 0,0150
5 250 1,987 50 1,796 10000 0,0079 0,0072 0,0158 0,0129
6 300 2,044 50 1,801 10000 0,0068 0,0060 0,0139 0,0108
7 350 2,056 50 1,977 10000 0,0059 0,0056 0,0121 0,0112
8 400 2,09 50 1,893 10000 0,0052 0,0047 0,0109 0,0090
9 450 2,113 50 1,931 10000 0,0047 0,0043 0,0099 0,0083
10 500 2,153 50 1,97 10000 0,0043 0,0039 0,0093 0,0078
11 550 2,161 50 2,01 10000 0,0039 0,0037 0,0085 0,0073
12 600 2,176 50 2,073 10000 0,0036 0,0035 0,0079 0,0072
13 650 2,19 50 2,12 10000 0,0034 0,0033 0,0074 0,0069
14 700 2,204 50 2,131 10000 0,0031 0,0030 0,0069 0,0065
15 750 2,215 50 2,144 10000 0,0030 0,0029 0,0065 0,0061
16 800 2,221 50 2,153 10000 0,0028 0,0027 0,0062 0,0058
17 850 2,229 50 2,157 10000 0,0026 0,0025 0,0058 0,0055
18 900 2,233 50 2,164 10000 0,0025 0,0024 0,0055 0,0052
19 950 2,238 50 2,179 10000 0,0024 0,0023 0,0053 0,0050
20 1000 2,273 50 2,187 10000 0,0023 0,0022 0,0052 0,0048
21 1050 2,278 50 2,192 10000 0,0022 0,0021 0,0049 0,0046
22 1100 2,283 50 2,195 10000 0,0021 0,0020 0,0047 0,0044
23 1150 2,287 50 2,201 10000 0,0020 0,0019 0,0045 0,0042
24 1200 2,291 50 2,195 10000 0,0019 0,0018 0,0044 0,0040
25 1250 2,295 50 2,202 10000 0,0018 0,0018 0,0042 0,0039
26 1300 2,298 50 2,2 10000 0,0018 0,0017 0,0041 0,0037
27 1350 2,301 50 2,207 10000 0,0017 0,0016 0,0039 0,0036
28 1400 2,305 50 2,209 10000 0,0016 0,0016 0,0038 0,0035
29 1450 2,307 50 2,211 10000 0,0016 0,0015 0,0037 0,0034
30 1500 2,31 50 2,214 10000 0,0015 0,0015 0,0036 0,0033
31 1550 2,289 50 2,217 10000 0,0015 0,0014 0,0034 0,0032
32 1600 2,292 50 2,22 10000 0,0014 0,0014 0,0033 0,0031
33 1650 2,293 50 2,222 10000 0,0014 0,0013 0,0032 0,0030
34 1700 2,296 50 2,224 10000 0,0014 0,0013 0,0031 0,0029
35 1750 2,268 50 2,226 10000 0,0013 0,0013 0,0029 0,0028
36 1800 2,301 50 2,224 10000 0,0013 0,0012 0,0029 0,0027
37 1850 2,303 50 2,223 10000 0,0012 0,0012 0,0029 0,0027
38 1900 2,305 50 2,228 10000 0,0012 0,0012 0,0028 0,0026
39 1950 2,307 50 2,223 10000 0,0012 0,0011 0,0027 0,0025
40 2000 2,309 50 2,229 10000 0,0012 0,0011 0,0027 0,0025

Oznaczenia :

R- Rezystancja[Ω]

U1-Napięcie wyjściowe przy częstotliwości 50hz

U2-Napięcie wyjściowe przy częstotliwości 10kHz

I1-Natężenie przy częstotliwości 50hz

I2-Natężenie przy częstotliwości 10kHz

P1-Moc przy częstotliwości 50hz

P2-Moc przy częstotliwości 10kHz

Przykładowe obliczenia :


$$P_{1} = \frac{U_{\text{wyj}}^{2}}{R} = \frac{{1,163}^{2}}{50} = 0,0235\lbrack W\rbrack$$


P1 = Iwyj2 * R = 0, 02332 * 100 = 0, 0208[W]

Wykresy:

4.2.2 Wartości i wzory otrzymane z instrukcji generatora


$$P_{\max} = \frac{E^{2}}{4*R_{Z}}$$


RZ = 600Ω


E = 5Vpp


$$P_{\max} = \frac{5^{2}}{4*600} = 0,0021\lbrack W\rbrack$$

Maksymalna wartość mocy oddawanej przez generator wynosi 0,0021[W]

Tab. 4 Porównanie mocy wyjściowej od rezystancji obciążenia dla sygnału sinusoidalnego o częstotliwości 10 kHz

Lp. R [Ω]-Rezystancja U[V]-Napięcie P[W]-Moc wyjściowa
1 50 0,85 0,0145
2 100 1,179 0,0139
3 150 1,303 0,0113
4 200 1,387 0,0096
5 250 1,447 0,0084
6 300 1,495 0,0075
7 350 1,529 0,0067
8 400 1,545 0,006
9 450 1,571 0,0055
10 500 1,583 0,005
11 550 1,603 0,0047
12 600 1,614 0,0043
13 650 1,629 0,0041
14 700 1,635 0,0038
15 750 1,647 0,0036
16 800 1,656 0,0034
17 850 1,664 0,0033
18 900 1,671 0,0031
19 950 1,678 0,003
20 1000 1,711 0,0029
21 1050 1,715 0,0028
22 1100 1,719 0,0027
23 1150 1,722 0,0026
24 1200 1,725 0,0025
25 1250 1,727 0,0024
26 1300 1,73 0,0023
27 1350 1,733 0,0022
28 1400 1,735 0,0022
29 1450 1,737 0,0021
30 1500 1,739 0,002
31 1550 1,74 0,002
32 1600 1,742 0,0019
33 1650 1,744 0,0018
34 1700 1,745 0,0018
35 1750 1,746 0,0017
36 1800 1,748 0,0017
37 1850 1,749 0,0017
38 1900 1,75 0,0016
39 1950 1,751 0,0016
40 2000 1,753 0,0015

5.Wnioski

Moc jest szeroko rozumianym pojęciem fizycznym określającą prace wykonaną w jednostce czasu.

W elektryczności moc jest to iloczyn natężenia prądu I i napięcia U. Wielkość ta jest wyrażana w watach. Jest ona zamieniana w całości na ciepło czy też prace. Na ćwiczeniu poznaliśmy cztery rodzaje mocy :

a)Moc chwilową p(t) którą określa się jako iloczyn chwilowych wartości napięcia u(t) i natężenie prądu i(t) przepływającego przez niego.Wyraża się ona wzorem:

$P = \frac{1}{T}*\int_{0}^{T}{u\left( t \right)*i\left( t \right)\text{dt}}$. (5.1)

b)Moc Czynną P która jest mocą przetworzoną np. Na pracę mechaniczną w silniku elektrycznym. Jej jednostką jest wat[W].Moc czynną określa zależność

P = I * U * cosφ (5.2)

c)Moc bierna Q jest mocą charakteryzująca elementy reaktacyjne,moc ta nie jest wykorzystywana przez odbiornik.Jednostką mocy biernej jest war[Var].Moc bierna wyraża sie wzorem :

Q = I * U * sinφ (5.3)

d)Moc pozorna S jest mocą występującą na całym obciążeniu o impedancji Z, jest to wielkość charakteryzująca niektóre urządzenia elektryczne. Jednostką mocy pozornej jest woltoamper[VA]. Moc pozorna wyraża się wzorem:

S = U * I (5.4)

Pomiar mocy watomierzem analogowym przeprowadzony został przy stałym napięciu sieciowym ok.230V i częstotliwości rzędu 50 hz.Do pomiaru zostały wykorzystane 2 żarówki.Pomiar został wykonany dla trzech przypadów : 1) włączenie pierwszej żarówki, 2) włączenie drugiej żarówki, 3) jednoczesne włączenie dwóch żarówek. Z pomiarów przedstawionych w tabeli 1. Można stwierdzić że im więcej żarówek podłączymy, tym moc czynna będzie większa co wynika z definicji mówiącej iż moc czynna jest iloczynem napięcia, natężenia i współczynnika mocy(wzór 5.2), podobna sytuacja zachodzi z mocą pozorną.Można wywnioskować iż wraz ze wzrostem liczby odbiorników, wartości obu tych wielkości będą wzrastały.Obserwujemy również spadek rezystancji R i impedancji Z układu.

W drugiej części ćwiczenia wykorzystany został Generator funkcji i Opornica dekadowa. Pomiary przeprowadzane zostały dla przebiegów : sinusoidalnego o częstotliwości 50Hz, sinusoidalnego o częstotliwości 10kHz,prostokątnego o częstotliwości 50Hz i prostokątnego o częstotliwości 10kHz. Rezystancja obciążenia zwiększana była o 50Ω, począwszy od 50Ω do 2000Ω. Zmierzone wartości zostały przedstawione w tabelach 2,3. Wykresy 1,2,3,4 ilustrują nam poszczególne zależności mocy od rezystancji i napięcia od rezystancji dla czterech przebiegów. Podczas zwiększania rezystancji obciążenia, zostanie zwiększona wartość mocy pobranej ze źródła.

Z powodu awarii miernika mocy, część ćwiczenia „Pomiar mocy miernikiem mocy” nie mogła zostać wykonana.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
82 Dzis moj zenit moc moja dzisiaj sie przesili przeslanie monologu Konrada
8 Właściwa Praca, moc, energia całość
Praca, moc, energia teoria0001
Cudowna moc drzemki cuddrz
Jak określić moc wina, Balum Balum, Wina, Nalewki, Wódki - Domowy Wyrób
Moc borowin, Studium kosmetyczne, Chemia kosmetyczna
Moc Ducha świętego w liturgii
Zadania Praca, moc, energia
Oczyszczająca moc
Moc nóg w obwodzie strumieniowym wariant 1
PGO Moc 65 455 kW id 355341
Cunningham Moc Ziemi
Energia moc sygnalow id 161651 Nieznany
Oczyszczająca moc, Język polski, Czytanie ze zrozumieniem
37. Praca i moc prądu stałego, Fizyka - Lekcje
Osho Kreatywnosc Uwolnij swą wewnętrzną moc(1)

więcej podobnych podstron