LABORATORIUM METROLOGII
Imię Grzegorz Jasiński i Nazwisko |
Wydział Grupa ED5.1 |
|||
Data wyk. Ćwiczenia 24.11.1997 |
Temat ćwiczenia: Pomiar mocy prądu jednofazowego. |
|||
Zaliczenie |
Ocena |
Data |
Podpis
|
|
I. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia było poznanie własności metody pomiaru mocy czynnej, biernej i pozornej za pomocą woltomierza, amperomierza i watomierza ferrodynamicznego, a także wpływu poboru mocy przez przyrządy pomiarowe na dokładność pomiaru.
II. Wykonanie ćwiczenia
1.Pomiar mocy przy zadanym prądzie
Schemat układu pomiarowego
Spis przyrządów użytych w ćwiczeniu
A amperomierz elektromagnetyczny; symbol PL.-P3-114-E6/ , numer 305311 LE-1
30...50...100Hz 2,5A[200m,105H],5A[55m,27H]
V woltomierz elektromagnetyczny; symbol PL.-P3-254-E6/ , numer 0310132 LE-1
30...50...100Hz 150V[45mA],300V[22,5mA]
W watomierz ferrodynamiczny; symbol PL.-P3-582-E6/ , numer 305311 LE-1
15...50...200Hz 0,8...1...1,5 UN 2,5A[170m,250H] ;0...1...1,5 IN 5A[48m,63H]
Tabela pomiarowa:
Odbior. |
Pomiar techniczny |
Wyniki z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki |
Uchyb |
|
|||||||||
|
IA |
UV |
PW=P0' |
S0' |
Q0' |
P0 |
S0 |
Q0 |
δp |
cosϕ0' |
|||
|
A |
V |
W |
VA |
VAr |
W |
VA |
VAr |
% |
- |
|||
R |
0,29 |
220 |
62 |
63,8 |
15,05 |
61,99 |
15,05 |
63,79 |
0,014 |
0,972 |
|||
RC |
2,42 |
220 |
104 |
532,4 |
522,14 |
103,40 |
521,98 |
532,12 |
0,583 |
0,194 |
|||
RL |
2,2 |
220 |
110 |
484,0 |
471,33 |
109,50 |
471,20 |
483,75 |
0,455 |
0,226 |
|||
RLC |
1,5 |
220 |
68 |
330,0 |
322,92 |
67,77 |
322,85 |
329,89 |
0,342 |
0,205 |
|||
Wzory stosowane do obliczeń:
Q0' =
Q0 = S0 =
Przykładowe obliczenia dla obciążenia RLC:
Q0' =
Ra=0,2 dla zakresu 2,5A
Rwp=0,17dla zakresu prądowego 2,5A
reaktancja amperomierza przy częstotliwości 50Hz wynosi
reaktancja watomierza przy częstotliwości 50Hz wynosi
2.Pomiar mocy przy zadanym napięciu
Schemat układu pomiarowego
Spis przyrządów użytych w ćwiczeniu
A amperomierz elektromagnetyczny; symbol PL.-P3-114-E6/ , numer 305311 LE-1
30...50...100Hz 2,5A[200m,105H], 5A[55m,27H]
V woltomierz elektromagnetyczny; symbol PL.-P3-254-E6/ , numer 0310132 LE-1
30...50...100Hz 150V[45mA],300V[22,5mA]
W watomierz ferrodynamiczny; symbol PL.-P3-582-E6/ , numer 305311 LE-1
15...50...200Hz 0,8...1...1,5 UN 2,5A[170m,250H]; 0...1...1,5 IN 5A[48m,63H]
Tabela pomiarowa:
Odbior. |
Pomiar techniczny |
Wyniki z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki |
Uchyb |
|
|
|
|||||||||
|
IA |
UV |
PW=P0' |
S0' |
Q0' |
P0 |
S0 |
Q0 |
δp |
cosϕ0' |
|||||
|
A |
V |
W |
VA |
VAr |
W |
VA |
VAr |
% |
- |
|||||
R |
0,3 |
220 |
67 |
70,4 |
21,61 |
61,76 |
65,43 |
21,61 |
8,492 |
0,952 |
|||||
RC |
2,42 |
220 |
110 |
532,4 |
520,91 |
104,76 |
531,34 |
520,91 |
5,006 |
0,207 |
|||||
RL |
1,1 |
220 |
115 |
242,0 |
212,93 |
109,76 |
239,55 |
212,93 |
4,778 |
0,475 |
|||||
RLC |
1,5 |
220 |
70 |
330,0 |
322,49 |
64,76 |
328,93 |
322,49 |
8,098 |
0,212 |
|||||
Wzory stosowane do obliczeń:
Q0' =
Q0 = S0 =
Przykładowe obliczenia dla obciążenia RLC:
Q0' =
RV=13,333k dla zakresu 300V
RWN=30kdla zakresu napięciowego 200V
`
3.Wyznaczanie mocy przy zadanym prądzie metodą półpośrednią
Schemat układu pomiarowego
Spis przyrządów użytych w ćwiczeniu
A amperomierz elektromagnetyczny; symbol PL.-P3-114-E6/ , numer 305311 LE-1
30...50...100Hz 2,5A[200m,105H] 5A[55m,27H]
V woltomierz elektromagnetyczny; symbol PL.-P3-254-E6/ , numer 0310132 LE-1
30...50...100Hz 150V[45mA] 300V[22,5mA]
W watomierz ferrodynamiczny; symbol PL.-P3-582-E6/ , numer 305311 LE-1
15...50...200Hz 0,8...1...1,5 UN 2,5A[170m,250H; 0...1...1,5 IN 5A[48m,63H]
Przekładnik prądowy; symbol PL.-P3-40-E6 ϑizn=2 (10A/5A), Pizn=10VA
Tabela pomiarowa:
Odbiornik |
UV |
IA |
I0 |
Pw |
P0' |
PA |
Pwp |
Ppi |
P0 |
δ″P |
|
V |
A |
A |
W |
W |
W |
W |
W |
W |
% |
R |
220 |
0,92 |
1,5 |
200 |
1000 |
0,0050 |
0,0018 |
0,0018 |
999,99 |
0,000853 |
RC |
220 |
1,09 |
12,1 |
210 |
1050 |
0,3221 |
0,1160 |
0,1171 |
1049,44 |
0,000529 |
RL |
220 |
1 |
5,5 |
210 |
1000 |
0,0666 |
0,0240 |
0,0242 |
1049,89 |
0,000109 |
RLC |
220 |
0,96 |
7,5 |
200 |
1050 |
0,1238 |
0,0446 |
0,0450 |
999,79 |
0,000213 |
Wzory stosowane do obliczeń:
I0 = IA*ϑizn P0' = Pw *ϑizn PA=RA*IA2 Pwp = Rwp*IA2
Ppi = Ppizn* P0 = Pw *ϑizn - (PA + Pwp + Ppi) δ″P =
Przykładowe obliczenia dla obciążenia RLC:
ϑizn=5 I1zn=25A Ppizn=5VA
RA=0,2 dla zakresu 2,5A Pwp=0,17 dla zakresu prądowego 2,5A
I0 = 1A*5,5=5,5A
P0' =210W *5=1000W
PA=0,2*(1A)2=0,97WPwp = 0,17*(1A)2=0,0666W
Ppi = 5VA*
P0 = 210W *5 - (0,2W + 0,17W + 0,2W)=1049,84W
δ″P =
4.Pomiar mocy przy pośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości napięcia.
Schemat układu pomiarowego
Spis przyrządów użytych w ćwiczeniu
A amperomierz elektromagnetyczny; symbol PL.-P3-114-E6/ , numer 305311 LE-1
30...50...100Hz 2,5A[200m,105H; 5A[55m,27H]
V woltomierz elektromagnetyczny; symbol PL.-P3-254-E6/ , numer 0310132 LE-1
30...50...100Hz 150V[45mA];300V[22,5mA]
W watomierz ferrodynamiczny; symbol PL.-P3-582-E6/ , numer 305311 LE-1
15...50...200Hz 0,8...1...1,5 UN 2,5A[170m,250H 0...1...1,5 IN 5A[48m,63H]
Przekładnik prądowy; symbol PL.-P3-40-E6 ϑizn=2 (10A/5A), Pizn=10VA
Przekładnik napięciowy; symbol PL.-P3-85-E6 ϑuzn=2,5 (250V/100V), Puzn=15VA
Tabela pomiarowa:
Odbiornik |
UV |
U0 |
IA |
I0 |
Pw |
P0' |
S0' |
Q0' |
cosϕ0' |
|
V |
V |
A |
A |
W |
W |
VA |
VAr |
- |
R |
90 |
225 |
0,95 |
4,625 |
80 |
1000,0 |
1040,6 |
287,8 |
0,961 |
RC |
90 |
225 |
1,075 |
5,375 |
82,5 |
1031,3 |
1209,4 |
631,7 |
0,853 |
RL |
90 |
225 |
1 |
5,000 |
83,75 |
1046,9 |
1125,0 |
411,9 |
0,931 |
RLC |
90 |
225 |
0,96 |
4,800 |
80 |
1000,0 |
1080,0 |
407,9 |
0,926 |
Wzory stosowane do obliczeń:
U0 = UV*ϑuzn I0 = IA*ϑizn P0' = Pw *ϑuzn*ϑizn S0' = UV*IA*ϑuzn*ϑizn
Q0' = cosϕ0' =
Przykładowe obliczenia dla obciążenia RLC:
ϑuzn=2,5 U1zn=250V Ppuzn=15VA
RV=3,33k
Rwn=30k
U0 = 90V*2,5=225V
I0 = 1A*5=5A
P0' = 83,75W *2,5*5=1046,89W
S0' = 90V*1A*2,5*5=1125VA
Q0' =
cosϕ0' =
III. Wnioski:
Przy bezpośrednim włączeniu mierników wyniki obliczeń wykazują, iż uchyb pomiaru mocy spowodowany nieuwzględnieniem poboru mocy przez mierniki jest różny przy poprawnie mierzonym napięciu, a przy poprawnie mierzonym prądzie. Wynika stąd wniosek, że badany odbiornik posiadał dużą impedancję. Wartości mocy przybliżone i dokładne niewiele różnią się od siebie. Można zatem przyjąć, że wskazanie watomierza jest dokładne przy dużych mocach (np. takich jak w ćwiczeniu).
Przy półpośrednim włączeniu mierników zastosowanie przekładnika prądowego umożliwiło nam pomiar wartości prądu przekraczającej zakres zastosowanych mierników. Zmniejszył się również błąd pomiaru mocy.
Przy pośrednim włączeniu mierników zastosowanie przekładnika napięciowego pozwoliło na pomiar mocy przy większej wartości napięcia zasilającego. Jest to jednocześnie przykład na możliwość pomiaru mocy praktycznie w każdych warunkach. Zaletą tego układu było zmniejszenie błędu.
Należy zwrócić także uwagę na fakt, że stosowanie mierników o jak najmniejszych dopuszczalnych zakresach powoduje zmniejszenie błędów pomiarowych.
Przy pomiarach pośrednich przy zadanym prądzie oprócz błędu wynikającego z metody należy uwzględnić jeszcze pobór mocy przez przekładnik prądowy, jak też należy pamiętać o błędach jakie wprowadzamy stosując przekładnik tj. błąd przekładni związany z magnesowaniem rdzenia, jak też błąd kątowy ważny przy pomiarach mocy.
Pomiar pośredni stosuje się w układach dużych napięć i prądów . Błąd metody jest większy niż w układzie pośrednim gdyż przekładnik napięciowy pobiera dużą moc .Warto dodać, że ten układ jest korzystny przy pomiarze dużych mocy tj. znacznie większych od mocy pobieranej przez przekładnik napięciowy. Zresztą samo użycie dwóch przekładników (taka konieczność) jest wynikiem tego, że odbiornik pobiera dużą moc. Przy pomiarach dużych mocy przy użyciu przekładników ich klasa musi być możliwie najlepsza gdyż dla lepszych klas przekładników błąd kątowy jest mniejszy.
A
V
W
obc
TR
A
V
W
obc
TR
obc
TR
A
V
K
k
L
l
W
A
k
l
O
obc
TR
A
W
K
k
k
V
L
l
ll
N
n
M
m