Metrologia ćw11, AGH IMIR Mechanika i budowa maszyn, II ROK, Metrologia Tyka Haduch, Metrologia, Metrologia, lalo


Politechnika Lubelska

Laboratorium Metrologii

w Lublinie

Ćwiczenie Nr 11

Wykonał:

Grzegorz Szczygielski

Semestr

V

Grupa

ED 5.1

Rok akad.

1999/00

Temat ćwiczenia: Pomiar mocy prądu jednofazowego.

Data wykonania

21.10.99

Ocena

1.Cel ćwiczenia :

Celem ćwiczenia jest poznanie własności metody pomiaru mocy czynnej, biernej i pozornej za pomocą woltomierza, amperomierza, watomierza elektrodynamicznego oraz poznanie :

a. charakterystycznych układów połączeń stosowanych przy pomiarze mocy

b. wpływ poboru mocy przez przyrządy pomiarowe na dokładność pomiaru

c. stosowanie przekładników przy pomiarze mocy

d. wpływ uchybów na dokładność pomiaru mocy czynnej watomierzem elektrodynamicznym

2. Spis przyrządów pomiarowych użytych w ćwiczeniu.

0x08 graphic

-watomierz elektrodynamiczny , klasa dokładności: 0.5 , nr PL-P3-246-E6/

150Ω/V

2.5A --170mH÷250μH

5A -- 48mH÷ 63μH

0x08 graphic

- woltomierz elektromagnetyczny klasa dokładności: 0.5 , nr PL -P3 -257 -E6/

V

150

300

MA

45

22.5

0x08 graphic

- amperomierz elektromagnetyczny klasa dokładności: 0.5 , nr PL -P3 -121 -E6/

A

2.5

5

mΩ

200

55

μH

105

27

Pri - przekładnik prądowy; nr PL-P3-43-E6; ϑizn = 5; Ppizn = 10W; δi=10min

Pru - przekładnik napięciowy; nr PL-P3-85-E6; ϑuzn = 2,5; Ppuzn = 0,5 W. δ­u=40min

Odbiorniki:

R -zestaw równolegle połączonych żarówek o napięciu znamionowym 220V, lub termo wentylator o mocy 2030W/2000W , 220V,50Hz.

L-cewka demagnetyzatora o mocy 0.6 KVA ,napięciu 220V.

C-zestaw równolegle połączonych kondensatorów.

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

Układ pomiarowy.

0x08 graphic

a) Pomiar techniczny :

f=50Hz Uo=200V t=21­oC

Odbiór

lp

Uv

Ia

Pw

­­­­­Po'

Qo'

So'

cosϕo'

Kw

αw

Pw

-

V

A

W/dz

Dz

W

W

VAr

VA

-

R

1

200

1,25

20

12

240

240

70

250

0,96

RC

2

200

1,80

20

12

240

240

286,33

360

0,666

RL

3

200

2,60

20

14

280

280

438,18

520

0,538

RLC

4

200

1,65

20

14

280

280

174,64

330

0,848

Obliczenia dla odbiornika RC: UV = 200V; Ia = 1,80A;

Pw = P0' = 240W

S0'= UV •Ia =200V*1,80A=360VA

Q0'= 0x01 graphic

cosϕ0'= 0x01 graphic

b)Pomiar z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki:

Układ

Lp

Uv

Ia

Pw

Pv

Pwn

Po

Qo

So

cosϕo

-

-

V

A

W

W

W

W

Var

VA

-

R

1

200

1,25

240

3

0,666

236,33

70

246,48

0,958

RC

2

200

1,80

240

3

0,666

236,33

286,33

357,56

0,66

RL

3

200

2,60

280

3

0,666

276,33

438,18

518,03

0,533

RLC

4

200

1,65

280

3

0,666

276,33

174,64

324,36

0,851

Parametry mierników:

Rwn=150Ω/V•200V=30kΩ -dla zakresu 200V

Rwn=150Ω/V•400V=60kΩ -dla zakresu 400V

Rwp=0.048Ω;

Xwp = 2πfLwp = 2π*50Hz*63μH = 19,8 mΩ -dla zakresu 5A;

Xwp = 2πfLwp = 2π*50Hz*250μH = 78.5 mΩ -dla zakresu 2.5A;

RA=200mΩ -dla zakresu 2.5A

RA=55mΩ -dla zakresu 5A

XA = 2πfLA = 2π*50Hz*27μH = 8,5mΩ -dla zakresu 5A

XA = 2πfLA = 2π*50Hz*105μH = 33mΩ -dla zakresu 2.5A

RV=UV/RV=300V/22.5mA=13.333kΩ

Obliczenia dla odbiornika RC: UV = 200V; Ia = 1,80A;

Pw = P0' = 240W

PV=0x01 graphic

Pwn=0x01 graphic

Io=0x01 graphic
0x01 graphic

P0=Pw-•UV2 =240W -0x01 graphic
•(200V)­2=240W-3,67W=236,33W

0x01 graphic

0x01 graphic

cosϕ0 =0x01 graphic
0x01 graphic

Uchyby wywołane nieuwzględnieniem poboru mocy przez mierniki:

Δ'p=0x01 graphic

Δ'pq=0x01 graphic

Δ'ps=0x01 graphic

Δ'pϕ=0x01 graphic

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

Układ pomiarowy

0x08 graphic

a) pomiar techniczny

Tabela:

I0­=1.25A

Układ

Lp

I­a

UV

Pw

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

kw

αw

Pw

-

-

A

V

W/dz

dz

W

W

VAr

VA

-

R

1

1,25

210

10

26

260

260

36,14

262,5

0,99

RC

2

1,25

125

10

22

220

110

110,97

156,25

0,70

RL

3

1,25

85

10

7

70

70

79,93

106,25

0,66

RLC

4

1,25

135

10

15

150

150

77,31

168,75

0,89

Parametry mierników:

Rwn=150Ω/V•200V=30kΩ -dla zakresu 200V

Rwp=0.170Ω;

Xwp = 2πfLwp = 2π*50Hz*250μH = 78.5 mΩ -dla zakresu 2.5A;

RA=200mΩ -dla zakresu 2.5A

XA = 2πfLA = 2π*50Hz*105μH = 33mΩ -dla zakresu 2.5A

RV=UV/RV=300V/22.5mA=13.333kΩ

Obliczenia dla odbiornika RL:

0x01 graphic
=U­­V•Ia=85V•1.25A=106,25VA

0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

b) Pomiar z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki

Tabela:

Układ

Lp

Ia

U­V

Pw

Pa

Pwp

Po

Qo

So

cosϕo

-

-

A

V

W

W

W

W

VAr

VA

-

R

1

1,25

210

260

0,312

0,26

259,43

35,968

261,91

0,9905

RC

2

1,25

125

220

0,312

0,26

109,43

110,79

155,72

0,702

RL

3

1,25

85

70

0,312

0,26

69,43

79,757

105,74

0,656

RLC

4

1,25

135

150

0,312

0,26

149,43

77,134

168,16

0,8886

Obliczenia dla odbiornika RL:

Pa=Ia2•Ra=(1.25A)2•200mΩ=0.312W

Pwp=Ia2•Rwp(1.25A)2•0.170Ω=0.26W

P0=Pw-Ia2•(Ra+Rwp)=70W-(1.25A)2•(200mΩ+170mΩ)=69,43W

0x01 graphic

S0 = 0x01 graphic

cosϕ0 = 0x01 graphic

Uchyby wywołane nieuwzględnieniem poboru mocy przez mierniki:

Δ″p = 0x01 graphic

Δ″Pq = 0x01 graphic

Δ″ps = 0x01 graphic

Δ″pϕ = 0x01 graphic

3.Pomiar mocy przy pół pośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości prądu

płynącego przez odbiornik.

Układ pomiarowy

0x08 graphic

a) pomiar techniczny

Tabela:

Układ

Lp

Ia

ϑizn

I0

UV

PW

P0'

Pa

Pwp

Ppi

P0

Δ”p

kw

αW

PW

-

-

A

-

A

V

W/dz

dz

W

W

W

W

W

W

-

R

1

2,4

2

4,8

233

10

56

560

1120

0,316

0,979

9,216

1109,49

0,947

Parametry mierników:

Rwp=0.17Ω;

RA=55mΩ -dla zakresu 5A

Pri - przekładnik prądowy; ϑizn = 5; Ppizn = 5 W;

Obliczenia dla odbiornika R

I0 = IA•ϑizn = 2.4A•2 = 4.8 A

Pa = Ra•Ia2 = 0,055Ω•(2.4A)2 = 0,316W

Pwp = Rwp•Ia2 = 0,17Ω•(2.4A)2 =0.979 W

Ppi = Ppizn•0x01 graphic

P0' = Pw •ϑizn = 560W•2 =1120 W

P0 = Pw •ϑizn - (PA + Pwp + Ppi) = 560W•2 - (0,316W + 0.979W + 9,216W) = 1109,49W

Δ″p = 0x01 graphic

4.Pomiar mocy przy pośrednim włączeniu mierników i zadanej

wartości napięcia na zaciskach odbiornika.

Układ pomiarowy

0x08 graphic

a)Pomiar techniczny

Tabela: U0=220V

Układ

Lp

UV

ϑUizn

U0

Ia

ϑizn

I1

Pw

Po'

Q0'

S0'

cosϕ0'

Kw

αw

Pw

-

-

V

-

V

A

-

A

W/dz

dz

W

W

VAr

VA

-

R

1

95

2,5

237,5

2,4

2

4,8

10

22

220

1100

299,33

1144

0,964

Obliczenia:

U0 = UV•ϑuzn = 95V•2.5 = 237,5 V

I0 = IA•ϑizn = 2.4A•2 = 4.6 A

P0' = Pw •ϑuzn•ϑizn = 220W•2.5•2 = 1100 W

S0' = UV•IA•ϑuzn•ϑizn = 95V•2.4A•2.5•2 = 1140 VA

Q0' = 0x01 graphic

cosϕ0' = 0x01 graphic

tgϕ0=0x01 graphic

Δδ=0.0291•(δi'-δu')•tgϕ0%=0.0291•(0,10—0,40)•0.461%=0.67%

Wnioski.

Przy bezpośrednim włączeniu mierników wyniki obliczeń wykazują, iż uchyb pomiaru mocy spowodowany nieuwzględnieniem poboru mocy przez mierniki jest większy przy poprawnie mierzonym napięciu niż przy poprawnie mierzonym prądzie. Wynika stąd wniosek, że badany odbiornik posiadał dużą impedancję. Dlatego też poprawnie zastosowanym układem jest układ z poprawnym mierzonym prądem. 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).

Pomiar półpośredni stosujemy jeżeli prąd płynący przez obwód przekracza wartość znamionową naszego amperomierza. Pomiar ten odbywa się poprzez stosowanie przekładnika prądowego.

Pomiar pośredni stosujemy jeżeli napięcie w obwodzie przekracza wartość znamionową woltomierza. Realizuje się to poprze przekładnik napięciowy oraz prądowy.

Należy zwrócić także uwagę na fakt, że stosowanie mierników o jak najmniejszych dopuszczalnych zakresach powoduje zmniejszenie błędów pomiarowych.

1

8

V

Odb.

∼

Wł

Tr

A

W

Odb.

∼

Wł

Tr

A

W

V

Pri

K L

k l

V

W

∼

Wł

Tr

A

Odb.

Pru

m n

M N

k l

V

W

A

Pri

K L

∼

Wł

Tr

Odb.


Wyszukiwarka