2-Prąd zmienny jednofazowy, Semestr II


POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY

Laboratorium Elektrotechniki i Elektroniki

0x01 graphic

Temat ćwiczenia nr 2

pomiary w obwodach

prądu zmiennego jednofazowego

  1. Część teoretyczna

1.1. Mierniki wielkości elektrycznych w obwodach prądu zmiennego

Tabela 1.1. Charakterystyka mierników elektromechanicznych

Typ miernika

Symbol

Konstrukcja

Zastosowanie

Rodzaj prądu

Magnetoelektryczne

0x01 graphic

Magnes trwały i cewka ruchoma

Woltomierze Amperomierze

Galwanometry

Stały

Elektrodynamiczne

0x01 graphic

Dwie cewki: ruchoma i nieruchoma

Watomierze

Stały i przemienny

Elektromagnetyczne

0x01 graphic

Stała cewka i rdzeń z miękkiego żelaza

Woltomierze Amperomierze

Stały i przemienny

Bimetalowe

0x01 graphic

Elementy bimetalowe rozgrzewane prądem

Woltomierze Amperomierze

Stały i przemienny

Magnetoelektryczne ilorazowe

0x01 graphic

Magnes trwały i dwie cewki skrzyżowane

Omomierze

Stały

0x08 graphic

Rys.1.1. Budowa elektromagnetycznych przyrządów pomiarowych

1.2. Wielkości fizyczne występujące w obwodach prądu zmiennego

0x08 graphic

Rys.1.2. Przebieg napięcia sinusoidalnie zmiennego w czasie

Tabela 1.2. Zestawienie wielkości elektrycznych występujących w obwodach prądu zmiennego

Wielkość

elektryczna

Symbol

wielkości

Jednostka

wielkości

Symbol

jednostki

Napięcie maksymalne (amplituda)

Um

Wolt

V

Napięcie skuteczne

U

Wolt

V

Napięcie średnie

UAV, Uśr

Wolt

V

Napięcie chwilowe

u, u(t)

Wolt

V

Prąd maksymalny (amplituda)

Im

Amper

A

Prąd skuteczny

I

Amper

A

Prąd średni

IAV, Iśr

Amper

A

Prąd chwilowy

i, i(t)

Amper

A

Rezystancja

R

Om

Ω

Reaktancja indukcyjna

XL

Om

Ω

Reaktancja pojemnościowa

XC

Om

Ω

Impedancja

Z

Om

Ω

Moc czynna

P

Wat

W

Moc bierna indukcyjna

QL

War

Var

Moc bierna pojemnościowa

QC

War

Var

Moc pozorna

S

Woltoamper

VA

Indukcyjność

L

Henr

H

Pojemność

C

Farad

F

1.3. Pomiar i obliczanie wielkości elektrycznych w obwodach prądu zmiennego

Do pomiaru napięcia i prądu w obwodach prądu zmiennego stosuje się woltomierze i amperomierze elektromagnetyczne lub elektroniczne. Przyrządy te mierzą wartości skuteczne. Do pomiaru mocy czynnej stosuje się watomierze elektrodynamiczne.

Odbiornik w obwodzie prądu zmiennego posiada opór czynny (rezystancję) oraz bierny (reaktancję). Opór całkowity (impedancja) jest sumą geometryczną oporu czynnego i biernego:

0x01 graphic
(1.1)

Zgodnie z prawem Ohma impedancję odbiornika można obliczyć z zależności:

0x01 graphic
(1.2)

Odbiornik w obwodzie prądu zmiennego posiada moc czynną oraz bierną. Moc całkowita (pozorna) jest sumą geometryczną mocy czynnej i biernej:

0x01 graphic
(1.3)

Wielkość φ (ωt) jest kątem fazowym pomiędzy napięciem i prądem odbiornika. Dla odbiornika rezystancyjnego napięcie i prąd są w fazie, a więc kąt φ jest równy 0. Dla odbiornika indukcyjnego napięcie wyprzedza prąd o kąt fazowy 90°. Dla odbiornika pojemnościowego prąd wyprzedza napięcie o kąt fazowy 90°. W praktyce każdy odbiornik zasilany prądem zmiennym jest częściowo rezystancyjny, indukcyjny i pojemnościowy, istotne jest który czynnik jest przeważający. Współczynnik mocy cosφ określa charakter odbiornika (rezystancyjny, indukcyjny lub pojemnościowy). Gdy odbiornik ma charakter rezystancyjny cosφ dąży do wartości 1, natomiast dla odbiorników o charakterze indukcyjnym lub pojemnościowym cosφ dąży do wartości 0. Współczynnik mocy cosφ jest to stosunek mocy czynnej do mocy pozornej lub stosunek oporu czynnego (rezystancji) do oporu całkowitego (impedancji):

0x01 graphic
(1.4)

  1. Część praktyczna

2.1. Odczyt i pomiar rezystancji oporników i badanych odbiorników

Na podstawie kolorowego kodu paskowego umieszczonego na opornikach i odpowiedniej tabeli należy określić wartość rezystancji wybranych oporników, a następnie dokonać pomiaru ich rezystancji za pomocą omomierza elektronicznego. Wyniki odczytów i pomiarów zamieścić w tabeli 2.1. Następnie należy połączyć szeregowo oraz równolegle dwa wybrane oporniki i zmierzyć rezystancje tych układów. Wyniki pomiarów należy zamieścić w tabeli 2.1 i porównać z wynikami obliczeń rezystancji zastępczej tych układów. Należy zmierzyć również rezystancję odbiorników, które będą badane w dalszej części ćwiczenia, a wyniki pomiarów wpisać w tabeli 2.1.

Tabela 2.1

Nr opornika lub rodzaj odbiornika

Rezystancja odczytana

Rod [Ω]

Rezystancja zmierzona

Rzm [Ω]

Rezystancja dla połączenia szeregowego

Rsz [Ω]

Rezystancja dla połączenia równoległego

Rr [Ω]

wartość zmierzona

wartość obliczona

wartość zmierzona

wartość obliczona

2.2. Pomiar napięcia zmiennego regulowanego przez autotransformator

Należy zwiększać napięcie za pomocą autotransformatora i zmierzyć jego wartość miernikiem elektromechanicznym i elektronicznym, tak wybierając zakresy mierników, aby pomiar był jak najbardziej dokładny. Wyniki pomiarów zamieścić w tabeli 2.2.

Tabela 2.2

Lp

Napięcie zmierzone miernikiem elektromechanicznym

Uem [V]

Napięcie zmierzone miernikiem elektronicznym

Uel [V]

1

2

3

4

5

6

7

8

2.3. Pomiar spadku napięcia, prądu i mocy czynnej odbiornika elektrycznego

Należy połączyć obwód elektryczny według schematu z rysunku 2.1. Zwiększać napięcie źródłowe i dla każdej nastawionej wartości zmierzyć spadek napięcia, prąd i moc czynną odbiornika. Obliczyć impedancję, współczynnik mocy cosφ, rezystancję, reaktancję, moc pozorną i bierną odbiornika. Wyniki pomiarów i obliczeń zamieścić w tabeli 2.3. Dla wybranego przypadku narysować trójkąt oporności i trójkąt mocy.

0x08 graphic

Rys.2.1. Schemat obwodu do pomiaru spadku napięcia, prądu i mocy czynnej odbiornika elektrycznego

Tabela 2.3 (a)

Rodzaj

i wielkości znamionowe odbiornika

Wielkości zmierzone

Wielkości obliczone

U [V]

I [A]

P [W]

Z [Ω]

cosφ

R [Ω]

X [Ω]

S [VA]

Q [var]

220V~

500W

Toster

R=91

1,5

0,25

8

6

21,33

127,98

0,375

3,5

0,5

24

7

13,71

95,97

1,75

6

0,8

56

7,5

11,67

87,53

4,8

8,5

1,05

96

8,095

10,76

87,1

8.925

12

1,45

192

8,276

11,03

91,28

17.4

14,5

1,75

280

8,286

11,03

91,39

25,375

15

2

384

7,5

12,8

96

30

17,5

2,25

480

7,778

12,19

94,81

39,375

18,5

2,45

568

7,551

12,53

94,61

45.325

20

2,55

624

7,843

12,24

96

51

Tabela 2.3 (b)

Rodzaj

i wielkości znamionowe odbiornika

Wielkości zmierzone

Wielkości obliczone

U [V]

I [A]

P [W]

Z [Ω]

cosφ

R [Ω]

X [Ω]

S [VA]

Q [var]

Tabela 2.3 (c)

Rodzaj

i wielkości znamionowe odbiornika

Wielkości zmierzone

Wielkości obliczone

U [V]

I [A]

P [W]

Z [Ω]

cosφ

R [Ω]

X [Ω]

S [VA]

Q [var]

Tabela 2.3 (d)

Rodzaj

i wielkości znamionowe odbiornika

Wielkości zmierzone

Wielkości obliczone

U [V]

I [A]

P [W]

Z [Ω]

cosφ

R [Ω]

X [Ω]

S [VA]

Q [var]

  1. Zagadnienia obowiązujące studentów wykonujących ćwiczenie

  1. Program ćwiczenia

  2. Prawo Ohma

  3. Prawa Kirchhoffa dla obwodów elektrycznych

  4. Napięcie, prąd, rezystancja, reaktancja, impedancja, moc czynna, moc bierna, moc pozorna - definicje i zależności matematyczne

  5. Rodzaje mierników stosowanych do pomiaru wielkości elektrycznych w obwodach prądu zmiennego (obliczanie stałej miernika)

  6. Sposoby pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych (schematy, przyrządy)

  1. Literatura

  1. Jabłoński W., Płoszajski G.: Elektrotechnika z automatyką. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne. Warszawa 2010

  2. Kurdziel R.: Elektrotechnika. Państwowe Wydawnictwo Naukowe. Warszawa 1973

  3. Laboratorium z elektrotechniki. Opracowanie zbiorowe pod redakcją Wiktora Pietrzyka. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej. Lublin 2003

  4. Laboratorium z elektroniki. Opracowanie zbiorowe pod redakcją Wiktora Pietrzyka. Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej. Lublin 2002

  5. Opydo W., Kulesza K., Twardosz G.: Urządzenia elektryczne i elektroniczne - przewodnik do ćwiczeń laboratoryjnych. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej. Poznań 2005

  6. Oset A., Śliwińska D.: Laboratorium elektrotechniki i elektroniki dla wydziału mechanicznego. Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej. Kielce 1999

  7. Sawicki F., Piechocki J., Orliński J.: Laboratorium z elektrotechniki dla mechaników. Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego. Olsztyn 2001

6

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Semestr IV -Prąd, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Test
2-Prąd zmienny jednofazowy, Elektrotechnika, ELEKTROTECHNIKA
Regresja liniowa dwoch zmiennych, materiały z roku 2011-2012, Semestr II, Statystyka opisowa - ćwicz
ściąga 4sem, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Testy - P
Ściąga z prądu, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Testy
Indukcja elektromagnetyczna i prąd zmienny II, Zadania maturalne działami
Zmienna losowa, WSFiZ Białystok - zarządzanie, Semestr II, Statystyka
instrukcja - Prąd zmienny, Elektrotechnika AGH, Semestr III zimowy 2013-2014, semestr III, semestr I
prąd zmienny malej czestotliwosci (2)
bepka, Informatyka WEEIA 2010-2015, Semestr II, Ergonomia i zasady bezpiecznej pracy, Bezpieczenstwo
met1, Studia - Socjologia - Semestr II, metodologia
Psychologia Rozwojowa, II ROK, SEMESTR II, rozwój po adolescencji, sylabusy
Zagadnienia NoO, Notatki UTP - Zarządzanie, Semestr II, Nauka o organizacji
Postacie wody w glebie, Studia, UTP Ochrona środowiska, I rok, Semestr II, Geologia
Cwiczenie zabawowe, STUDIA, Polibuda - semestr II, Hydraulika i hydrologia, laborki z hydro
Zadania-lista4, POLITECHNIKA WROCŁAWSKA (2009), Semestr II, Fizyka 2
Umowa na czas wykonania określonej pracy, administracja, prawo pracy, Semestr II

więcej podobnych podstron