Zakład Napędów Wieloźródłowych

Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich PW

Laboratorium Elektrotechniki i Elektroniki

Ćwiczenie P3 - sprawozdanie

Pomiar mocy i energii

Data wykonania ćwiczenia: 16 maja 2011

Zespół wykonujący ćwiczenie:

Nazwisko i imię

1. Bogucki Piotr

2. Chomacki Bartłomiej

3. Gmurkowski Mateusz

4. Janek Piotr

5. Łubianka Piotr

6. Nowak Wojciech

7. Paszko Kamil

8. Strzyżak Hubert

Wydział SiMR PW

Rok ak. 2010/2011

Semestr II

Grupa 1.1

1. Cel i zakres ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie różnych metod pomiaru mocy i energii w układach prądu stałego, jednofazowego i trójfazowego. Zakres ćwiczenia obejmuje metody pomiaru i obliczania mocy i energii w układach prądu stałego, metody pomiaru i obliczanie mocy i energii, w tym mocy i energii czynnej i biernej, w układach prądu przemiennego jedno i trójfazowego.

2. Pomiary

2.3 Pomiary mocy czynnej trójfazowej metodą dwóch watomierzy

Rys.3 Schemat połączeń układu do pomiaru mocy czynnej 3-fazowej metodą dwóch watomierzy

AR, AS, AT - amperomierze elektromagnetyczne, W1, W2 - watomierz ferromagnetyczny, V - woltomierz elektromagnetyczny, PV - przełącznik woltomierzowy, ZR, ZS, ZT - obciążenie impedancyjne, RR, RS, RT - obciążenie rezystancyjne

Tabela 3

Odbiornik	Prąd I			Napięcie U			Napięcie U			Moc P		ΣP
	R	S	T	R0	S0	T0	RS	ST	RT	1	2	1+2
	[A]	[A]	[A]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[W]	[W]	[W]
R-symetryczny	4	4	4	224	224	224	392	392	392	1330	1360	2690
R-asymetryczny	4,5	3,5	2.8	288	272	136	392	392	392	1310	1040	2350
Z-symetryczny	3,75	1,25	1,25	224	224	224	392	392	392	-40	400	360
Z-asymetryczny	1,45	1,25	0.95	216	256	208	392	392	392	100	270	370

2.4 Pomiar energii elektrycznej

Rys.4 Schemat połączeń układu pomiarowego

AR, AS, AT - amperomierze elektromagnetyczne, W1, W2, W3 - watomierz ferromagnetyczny, V - woltomierz elektromagnetyczny, PV - przełącznik woltomierzowy, miernik cosφ, L1 - licznik energii czynnej jednofazowej, L2 - licznik energii czynnej trójfazowej, L3 - licznik energii biernej trójfazowej, ZR, ZS, ZT - obciążenie impedancyjne, RR, RS, RT - obciążenie rezystancyjne

2.4.1. Wyznaczenie stałej licznika indukcyjnego jednofazowego

Pomiary należało wykonać dla rezystancyjnego obciążenia symetrycznego.

Do obliczenia energii na podstawie obserwacji obrotów tarczy licznika indukcyjnego niezbędna jest znajomość stałej licznika, która informuje nas o energii przypadającej na jeden obrót tarczy. W celu jej obliczenia wykonaliśmy serię pomiarów czasu, w którym wykonywała ona określoną liczbę obrotów, przy stałej mocy.

Lp.	n1f	t	P1f	A1f	c1f
	[obr]	[s]	[W]	[Ws]	[kWh/obr]
1	2	7,5	851,8	6388,5	0,000887292
2	6	22	851,8	18739,6	0,000867574
3	12	43	851,8	36627,4	0,000847856
4	20	72	851,8	61329,6	0,0008518
5	30	105	851,8	89439	0,000828139

Średnia wartość stałej c wynosi około: 0,000856532 kWh/obr.

W związku z tym średnia wartość stałej K wynosi około: 1168,12 obr/kWh

2.4.2 Pomiary energii metodą techniczną i indukcyjnymi licznikami energii

Pomiary czasu i mocy metodą techniczną (dla różnych rodzajów obciążenia Z)

Pomiary (met. techniczną i indukcyjnymi licznikami energii) należało wykonać równocześnie.

Tabela 2.4.2

Tabela z wynikami pomiarów potrzebnymi do obliczenia energii za pomocą metody technicznej:

Z	t	Ir	Is	It	Ur	Us	Ut	Urs	Ust	Urt	Pr	Ps	Pt	cosφ
[Ω]	[s]	[A]	[A]	[A]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[W]	[W]	[W]
1	60	3,3	3,3	3,3	390,9	388,6	388	225	224,5	223,9	840	875	840	1
2	60	3,05	3,55	4,05	387,9	389,7	388,2	225,2	224,9	223,3	730	105	850	1
3	60	1,3	1,3	1,3	394	392,8	391	226,2	225,5	225,4	120	170	110	0,5
4	60	1,2	1,35	1,5	393,7	392,2	390,4	226,3	225,8	225,6	110	170	110	0,52

Gdzie Z - obciążenie:

1 - rezystancyjne symetryczne

2 - rezystancyjne asymetryczne

3 - impendancyjne symetryczne

4 - impendancyjne asymetryczne

t - czas pomiaru (wspólny dla wszystkich energii),

IR, IS, IT - pomierzone prądy fazowe,

UR, US, UT - pomierzone napięcia fazowe,

URS, UST, UTR - pomierzone napięcia międzyfazowe,

PR, PS, PT - pomierzone moce jednofazowe,

cosφ - pomierzony współczynnik mocy.

W przypadku obciążenia rezystancyjnego zmierzona wartość cosφ wynosiła 1, co oznacza, że kąt przesunięcia fazowego między prądem i napięciem jest równy zero. Występuje wówczas wyłącznie moc czynna.

Po włączeniu silnika, impedancja ma charakter indukcyjny a napięcie wyprzedza prąd na odbiorniku (w obu przypadkach o ok. 60°). W obwodzie występuje moc czynna i bierna.

Do obliczenia energii za pomocą licznika potrzebne będą stałe, z których jedną obliczyliśmy wcześniej, a pozostałe odczytaliśmy z tabliczek znamionowych liczników (należy przy tym pamiętać, że K=1/C).

Stała trójfazowego licznika energii czynnej: K_3fc = 800 obr/kWh

Stała trójfazowego licznika energii biernej: K_3fb = 800 obr/kVarh

Stała jednofazowego licznika energii czynnej: K_1fc = 1162 obr/kWh

Wyniki obliczeń energii:

Z	t	n3fc	n3fb	n1fc	A3fc	A3fb	A1fc	A1fcP	A1fct	A3fcP	A3fct
[Ω]	[s]	[obr]	[obr]	[obr]	[Ws]	[Vars]	[Ws]	[Ws]	[Ws]	[Ws]	[Ws]
1	60	35	0	17	157500	0	52667
2	60	36	0,5	14	162000	2250	43373
3	60	5	11	3	22500	49500	9294
4	60	5	16	2,75	22500	72000	8519

gdzie:

Z - obciążenie (jak w tabeli 2.4.2),

t - czas pomiaru (jak w tabeli 2.4.2),

n3fc - liczba obrotów tarczy trójfazowego licznika energii czynnej (w czasie t),

n3fb - liczba obrotów tarczy trójfazowego licznika energii biernej (w czasie t),

n1fc - liczba obrotów tarczy jednofazowego licznika energii czynnej (w czasie t),

A3fc - pomierzona licznikiem trójfazowa energia czynna,

A3fb - pomierzona licznikiem trójfazowa energia bierna,

A1fc - pomierzona licznikiem jednofazowa energia czynna,

A1fcP - obliczona (na podstawie pomiaru watomierzem) jednofazowa energia czynna,

A1fct - obliczona(na podstawie pomiarów mocy jednofazowej metodą techniczną) jednofazowa energia czynna

A3fcP - obliczona (na podstawie pomiarów mocy watomierzami) trójfazowa energia czynna,

A3fct - obliczona (na podstawie pomiarów mocy trójfazowej metodą techniczną) trójfazowa energia czynna

---