Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

II rok, studia stacjonarne

Kierunek: mechatronika

Ćwiczenia Laboratoryjne

Elektrotechnika

Ćwiczenie 2: Pomiary mocy i energii czynnej obwodach jednofazowych

Skład grupy:

Piotr Ziemiński

Miecznik Tomasz

Wasilewski Arkadiusz

1. Zagadnienia do samodzielnego opracowania

Praca i moc prądu elektrycznego. Pomiary energii elektrycznej. Pomiary mocy w układach

bezpośrednim i półpośrednim. Zasada kompensacji mocy biernej. Przyrządy i techniki pomiarowe.

2.Instrukcja szczegółowa

a) Pomiar mocy czynnej watomierzem w układzie bezpośrednim

Zmontować układ przedstawiony na rysunku dla trzech różnych rodzajów odbiorników,

którymi będą: żarówka, równoległe połączenie żarówki z kondensatorem i równoległe

połączenie żarówki z rzeczywistą cewką.

Pomiar mocy watomierzem w układzie bespośrednim.

Woltomierz Amperomierz Watomierz

P = c_w • α Q = U • I • sinφ  $S = \sqrt{P^{2} + Q^{2}}$

$$\cos{\varphi = \frac{P}{U \bullet I}}$$

Tabela pomiarów:

c_w= 4W/dz(nie dotyczy ostatniego pomiaru)

Rodzaj odbiornika	U	I	α	P	Q	S	cosφ	φ
	V	A	dz	W	var	V∙A	-	̊
Żarówka	242	0,6	36	144	19,46	145,3	0,991	7,7
Żarówka + kondensator	242	0,98	36	144	188,48	237,16	0,607	52,6
Żarówka +cewka	242	2,25	23	184	518,52	544,5	0,338	72,2

U-napięcie na woltomierzu

I-prąd na amperomierzu

α- liczba działek na woltomierzu

P- moc czynna

c_w –stała woltomierza

Q- moc bierna

S- moc pozorna

cosφ- współczynnik mocy prądu zmiennego

φ- kąt przesunięcia fazowego

Przykłady obliczeń:

$P = 4\frac{W}{\text{dz}} \bullet 36dz = 144W$

Q = 242V • 0, 6A • sin7, 7 = 19, 46var 

$S = \sqrt{{144W}^{2} + {19,46var}^{2}} = 145,3V \bullet A$

$$\cos{\varphi = \frac{144W}{242V \bullet 0,6A} = 0,991}$$

b) Pomiar mocy czynnej watomierzem w układzie półpośrednim

Pomiar mocy w układzie półpośrednim polega na tym, że cewkę prądową lub napięciową

watomierza włącza się do układu za pośrednictwem przekładnika napięciowego lub

prądowego w celu obniżenia prądu lub napięcia do wartości podanych na watomierzu.

Najczęściej używa się przekładników prądowych, dzięki którym można obniżyć prąd

płynący przez cewkę prądową w porównaniu z wartością prądu płynącego przez odbiornik

tyle razy, ile wynosi przekładnia ki przekładnika. Przekładnie te są znormalizowane i dla

przekładników laboratoryjnych wynoszą 2, 5 i 10.

Zmontować układ przedstawiony na rysunku. Zastosować te same odbiorniki co w punkcie a).

Po załączeniu napięcia odczytać wartości wskazane przez przyrządy. Wyniki pomiarów

zanotować w tabeli. Na podstawie pomiarów obliczyć moc czynną P, bierną Q i pozorną S, a także współczynnik mocy cosφ i kąt przesunięcia fazowego φ

Przekładnik prądowy

Tabela pomiarów:

k_i=2

Rodzaj odbiornika	U	I1	I2	Pw	P	Q	S	cosφ	φ
	V	A	A	W	W	var	V∙A	-	̊
Żarówka	240	0,61	0,295	70	140	42,8	146,4	0,956	17
Żarówka + kondensator	240	0,97	0,48	70	140	185,9	232,8	0,601	53
Żarówka +cewka	240	2,25	1,12	92	184	521,6	540	0,259	75

P_w- wskazania watomierza

k_i- przekładnia przekładnika

P = k_i • P_w = 2 • 70W = 140W

Q = 240V • 0, 61A • sin17 = 42, 8var 

$$S = \sqrt{{140W}^{2} + {42,8var}^{2}} = 146,4V \bullet A$$

$$\cos{\varphi = \frac{140W}{240V \bullet 0,61A} = 0,991}$$

c) Pomiar energii czynnej odbiornika jednofazowego

Zmontować układ przedstawiony na rysunku. Zastosować te same odbiorniki co w punkcie a) Dla każdego z odbiorników jak w poprzednich punktach, zmierzyć sekundomierzem S czas 10 obrotów tarczy licznika. Energię elektryczną wydzieloną w odbiorniku obliczyć na podstawie stałej licznika i zmierzonego czasu. Wyniki pomiarów i obliczeń zanotować w tabeli.

Tabela pomiarów:

C_L:1kWh=3000 obr

Rodzaj odbiornika	U	I1	t	A	P	cosφ
	V	A	s	kW∙h	W	-
Żarówka	242	0,6	84,67	0,00336	140	0,96
Żarówka+kondensator	242	0,98	86,6	0,00336	140	0,59
Żarówka +cewka	242	2,25	68,72	0,003	180	0,33