1.Pomiar mocy przy bezpośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości prądu.

Schemat połączeń :

Spis przyrządów:

-autotransformator PL-P3-55-E6/

-woltomierz elektromagnetyczny PL-P3-256-E6/, zakres 300V, 300 dz., kl. 0.5

-amperomierz elektromagnetyczny PL-P3-217-E6/, zakres 2.5A, 100 dz., kl. 0.5

-watomierz elektrodynamiczny PL-P3-245-E6/, zakresy 200V i 2.5A, 100 dz.

-obciążemie R, RC, RLC

R_A=186mΩ R_AW=170mΩ X_A = 0.047Ω X_AW = 0.079Ω

Tabela wyników:

odb.	Ia	Uv	Sx	Px	Qx	cosϕx	So	Po	Qo	cosϕo	δP	δQ	δS	δcosϕ
	A	V	VA	W	var	-	VA	W	var	-	%	%	%	%
R	1,3	220	286	285	23,9	0,997	285,4	284,4	23,7	0,997	0.3	0.9	0.3	-0.01
RC	2,01	220	442,2	290	333,8	0,656	440,9	288,6	333,3	0,655	0.5	0.2	0.4	0.2
RLC	1,8	220	396	340	203,0	0,859	394,8	338,8	202,6	0,858	0.4	0.3	0.4	0.4

Obliczenia:

S_x = U_V * I_A - moc pozorna S_x = 220 * 1.3 = 286VA

P_O = P_x - ( R_AW + R_A )*I_A² - moc czynna odbiornika P_O = 285 - (0.186 + 0.17)*1.3² =284.4W

Wyznaczenie uchybów:

d_P = [ ( P_x - P_O ) / P_O ] * 100%=0.212%

d_Q = [ ( Q_x - Q_O ) / Q_O ] * 100%=0.899%

δ_S =[( S_x - S_o )] / S_o ]*100%=0.216%

2.Pomiar mocy przy bezpośrednim włączeniu mierników przy zadanym napięciu.

Schemat pomiarowy:

Spis przyrządów:

- autotransformator PL-P3-55-E6/

- woltomierz elektromagnetyczny PL-P3-256-E6/, zakres 300V, 300 dz., kl. 0.5

- amperomierz elektromagnetyczny PL-P3-217-E6/, zakres 2.5A, 100 dz., kl. 0.5

- watomierz elektrodynamiczny PL-P3-245-E6/, zakresy 200V i 2.5A, 100 dz.

- obciążemie R, RC, RLC

U_V= U_O=220V R_VW=30kW

odb.	Ia	Sx	Px	Qx	cosϕx	Po	So	Qo	cosϕo	δP	δS	δcosϕ
	A	VA	W	var	-	W	VA	var	-	%	%	%
R	1.325	291.5	290	29.5	0.995	285	286.5	29.5	0.995	2	2	0
RC	2.025	445.5	295	334	0.662	290
RLC	1.85	407	345	216	0.848	340

Obliczenia:

S_x = U_V * I_A - moc pozorna S_x = 220 * 1.325 = 291.5VA

3. Pomiar mocy przy półpośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości prądu.

Spis przyrządów:

- autotransformator PL-P3-55-E6/

- woltomierz elektromagnetyczny PL-P3-256-E6/, zakres 300V, 300 dz., kl. 0.5

- amperomierz elektromagnetyczny PL-P3-217-E6/, zakres 2.5A, 100 dz., kl. 0.5

- watomierz elektrodynamiczny PL-P3-245-E6/, zakresy 200V i 2.5A, 100 dz.

- przekładnik prądowy PL-P3-43-E3/ kl. 0.2%

- obciążemie R, RC, RLC

_izn= 2 I_1zn =10A

odb.	IA [A]	Io [A]	UV [V]	Px [W]	Po [W]	So[VA]	Qo[var]
R	4.6	9.2	220	980	1960	2024	505
RC	4.63	9.26	220	985	1970	2037	518
RLC	4.75	9.5	220	1020	2040	2090	454

Obliczenia:

P_o=P_x*ϑ_izn=980*2=1960 W

S_o=U_VI_Vϑ_izn=2024 VA

4. Pomiar mocy przy pośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości prądu.

Schemat połączeń:

Spis przyrządów:

- autotransformator PL-P3-55-E6/

- woltomierz elektromagnetyczny PL-P3-256-E6/, zakres 300V, 300 dz., kl. 0.5

- amperomierz elektromagnetyczny PL-P3-217-E6/, zakres 2.5A, 100 dz., kl. 0.5

- watomierz elektrodynamiczny PL-P3-245-E6/, zakresy 200V i 2.5A, 100 dz.

- przekładnik prądowy PL-P3-43-E3/ kl. 0.2%

- obciążemie R, RC, RLC

- pzrekładnik napięciowy PL-P3-85-E6/, kl.1%

_izn=2 _uzn=2.5

obc.	UV [V]	Uo [V]	IA [A]	Io [A]	Px [W]	PO [W]	So [VA]	Qo [VAr]	coso
R	88	220	4.65	9.3	400	2000	2046	431	0.978
RC	88	220	4.7	9.4	410	2050	2068	272	0.991
RLC	88	220	4.6	9.2	400	2000	2024	311	0.988

Obliczenia:

U_O = U_V * _uzn U_O = 88 * 2.5 = 220V

I_O = I_A * _izn I_O = 4.65*2 = 9.3A

S_O = U_O * I_O S_O = 220 * 9.3 = 2000VA

P_O = P_x * _izn *  _uzn P_O = 400 * 2 * 2.5 = 2000W

Q_O = ( S_O² - P_O² )^0.5 Q_O = ( 2046² - 2000² )^0.5= 431VAr

cos_o = P_O / S_O cos_o = 2000 / 2046 = 0.978

5. Wnioski.

W metodzie bezpośredniej pomiaru mocy przy poprawnie mierzonym napięciu błąd metody jest związany z prądem pobieranym przez cewki woltomierza i napięciową watomierza. Oczywiście wraz ze wzrostem rezystancji tych cewek błąd metody będzie mniejszy. Z kolei dokonując pomiaru mocy w układzie poprawnie mierzonego prądu błąd metody jest związany ze spadkami napięcia na cewce amperomierza i cewce prądowej watomierza, w przeciwieństwie do metody poprzedniej ta jest bardziej korzystna dla odbiornika o małej impedancji gdyż duża wartość prądu przepływająca przez odbiornik pozwala pominąć proporcjonalnie o wiele mniejszy prąd pobierany przez amperomierz. Analizując otrzymane wyniki w dwóch pierwszych punktach pomiarowych możemy stwierdzić na podstawie otrzymanych błędów, że metoda poprawnie mierzonego prądu była korzystniejsza do zastosowania gdyż obarczona była mniejszymi błędami.

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. Analizując jeszcze wyniki przedstawione w ostatnim ćwiczeniu należy zauważyć, że nie powinien dziwić fakt różnicy cosϕ dla różnych obciążeń ( jak widać przy obciążeniu R jest on najmniejszy ! ), gdyż w rzeczywistości odbiornik ( grzejnik ) ma charakter RL, a więc stąd wynika poprawa cosϕ po włączeniu kondensatorów co początkowo mogło by wydawać się dziwne, a następnie znowu pogorszenie współczynnika mocy po dołączeniu elementu indukcyjnego-obciążenie RLC.

+

A

V

W

0

Tr

A

W

V

Tr

Odb

A

W

V

0

Tr

P_ri

L

K

l

k

A

W

V

0

Tr

L

K

l

k

M

m

N

n

---