Politechnika Lubelska		Laboratorium Metrologii
w Lublinie		Ćwiczenie Nr 35
Skład grupy laboratoryjnej:	Semestr:		Grupa:	Rok akademicki:	Ocena
Temat: „Wspomagane komputerowo próbkujące pomiary prądu, napięcia, mocy i energii.”				Data wykonania	Podpis

1. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się z jednym ze sposobów wykorzystania komputera osobistego wyposażonego

w kartkę rozszerzającą w postaci wielokanałowego, próbkującego przetwornika analogowo-cyfrowego do pomiarów prądu, napięcia, mocy i energii urządzeń.

Rys 1. Schemat układy pomiarowego na stanowisku laboratoryjnym

2. Wyznaczanie błędów pomiaru mocy w funkcji mierzonego prądu

Pomiary przeprowadzone przy: ϕ=0° => cosϕ=1

Tabela pomiarowa 1:

		Pomiary odczytane z PC					Miernik analogowy	Licznik energii
lp	Tx [s]	I, A	U, V	Q, Var	P, W	S, VA	P, W	PL, W
1	6	0,17	218	2	36	36	37,5	37,5
2	3,5	0,3	218	2,3	65	65,8	67,5	64,2
3	2,5	0,4	217	2,5	85	85,9	89	90
4	2	0,5	218	2,7	109	109	110,5	112
5	1,7	0,61	218	2,9	131	131	132	132
6	1,5	0,7	218	3,4	153	152	155	150
7	1,3	0,81	219	3,8	176	176	176	173
8	1	1	218	5	216	216	220	225

Przykładowe obliczenia dla wiersza pierwszego:

=>

Tabela wyników 2:

Wzorcowe			watomierz analogowy			miernik energii
I[A]	U[V]	P[W]	P[W]	błąd bezwzględny	błąd względny	P[W]	błąd bezwzględny	błąd względny
0,17	218	37	37,5	0,5	1,35	37,5	0,5	1,35
0,3	218	65	67,5	2,5	3,85	64,2	0,8	1,23
0,4	217	87	89	2	2,30	90	3	3,45
0,5	218	109	110,5	1,5	1,38	112	3	2,75
0,61	218	133	132	1	0,75	132	1	0,75
0,7	218	153	155	2	1,31	150	3	1,96
0,81	219	177	176	1	-0,56	173	4	2,26
1	218	218	220	2	0,92	225	7	3,21

Za wartość odniesienia względem, której wyliczaliśmy błędy przyjęliśmy moc czynną

wskazaną przez PC.

błąd bezwzględny Δ = x_zmierz. - x_odniesienia

błąd względny γ =

Rys 2. Wykres zależności błędu bezwzględnego

Rys 3. Wykres zależności błędu względnego

3. Wyznaczanie błędów pomiaru mocy w funkcji kąta fazowego

Tabela pomiarowa 3:

miernik cyfrowy								miernik analogowy
l. próbek	φ	cosφ	I, A	U, V	Q, Var	P, W	S, VA	U, V	I, A	P, W
2500	0	1	0,502	218		109,7	109,62	220	0,5	1105
	5	0,99	0,502	217	10,7	109	109	220	0,5	110
	10	0,98	0,502	219	17,9	108,8	110	219	0,5	110
	15	0,97	0,502	219	28	107,4	110,6	220	0,5	110
	20	0,94	0,502	219	36,5	103,3	94	219	0,5	102,5
	25	0,9	0,502	218	47	98,6	109,1	220	0,5	100
	30	0,86	0,502	218	75,3	94,44	110	219	0,5	95
	40	0,76	0,502	218	70	8302	108	220	0,5	85
	45	0,71	0,502	218	77	76	108	219	0,5	77,5
	55	0,57	0,502	218	89	61	108,9	219	0,5	63,5
	60	0,49	0,502	217,6	94	53,5	108,6	220	0,5	55
	65	0,42	0,502	218	98	45	109	220	0,5	48,5
	70	0,35	0,502	218	102	38	109	220	0,5	40
	75	0,27	0,502	218	105	29,1	109	220	0,5	31
	80	0,17	0,502	218,4	108	18,7	109,5	220	0,5	205
	85	0,09	0,502	218,6	109	9,2	100,2	219	0,5	10,5
	90	0	0,502	217	0	0,72	110	219	0,5	0

Tabela obliczeń 4:

miernik analogowy (wzorcowy)	miernik cyfrowy	błąd bezwzględny	błąd względny
P, W	P, W	W	%
110,5	109,7	0,8	0,72
110	109	1	0,91
110	108,8	1,2	1,09
110	107,4	2,6	2,36
102,5	103,3	0,8	0,78
100	98,6	1,4	1,40
95	94,4	0,6	0,63
85	83,02	1,98	2,33
77,5	76	1,5	1,94
63,5	61	2,5	3,94
55	53,5	1,5	2,73
48,5	45	3,5	7,22
40	38	2	5,00
31	29,1	1,9	6,13
20,5	18,7	1,8	8,78
10,5	9,2	1,3	12,38
0	0,72	0,72

Przykładowe obliczenia dla wiersza pierwszego:

błąd bezwzględny Δ = x_zmierz. - x_odniesienia

błąd względny γ =

Rys 4. Charakterystyki błędu bezwzględnego oraz względnego miernika cyfrowego w funkcji wzrastającej mocy czynnej

3.Wyznaczanie błędów pomiaru mocy w funkcji czasu próbkowania.

Tabela pomiarowa 5:

liczba próbek	cosφ	I, A	U, V	P, W	Q, Var	S, VA	U, V	I, A	P, W
2500	1	0,17	222,2	36,9	18	37	202	0,175	37,5
1250	1	0,16	219,6	36,1	19	36,2	201	0,175	37,5
625	1	0,17	220,6	36,8	18	36,9	200,5	0,17	37,5
10	1	0,15	201	30,2	0,8	30,2	200	0,17	37

Tabela obliczeń 6:

liczba próbek	miernik analogowy (wzorcowy)	miernik cyfrowy	błąd bezwzględny	błąd względny
	P, W	P, W	W	%
2500	37,5	36,9	0,6	1,6
1250	37,5	36,1	1,4	3,7
625	37,5	36,8	0,7	1,9
10	37	30,2	6,8	18,4

Przykładowe obliczenia dla wiersza drugiego:

błąd bezwzględny Δ = x_zmierz. - x_odniesienia

błąd względny γ =

Spis przyrządów użytych w ćwiczeniu:

• amperomierz elektromagnetyczny; kl 0,5 PL-W-664-5158-E6

• amperomierz elektromagnetyczny; kl 1 PL-P3-53-E6

• watomierz ferrodynamiczny; kl 0,5; PL-P3-246-E6

• woltomierz elektromagnetyczny; kl 0,5; PL-P3-255-E6

• rezystor suwakowy R=13,9Ω, I_max=2 oraz R=82Ω, I_max=1,7A

• przesuwnik fazowy U₁=24V, U₂=230V, PL-P3-594-E6

• czasomierz cyfrowy PL-P3-443-E6

• komputer stacjonarny z zainstalowanym programem

4. Wnioski:

W pierwszym punkcie sprawozdania zostało przedstawione wyznaczanie błędów pomiaru mocy w funkcji mierzonego prądu. Za wartość odniesienia względem, której wyliczaliśmy błędy przyjęliśmy moc czynną wskazaną przez PC, ponieważ nie zostały przez nas zapisane wartości przyrządów analogowych (zapisaliśmy jednie wskazaną moc przez watomierz analogowy). Z przeprowadzonych pomiarów wynika, iż wartości mocy otrzymane dzięki przyrządom analogowym, cyfrowym oraz za pośrednictwem licznika energii są sobie bliskie, a ich błąd jest niewielki.

Następnym punktem zadania było wyznaczanie błędów pomiaru energii w funkcji kąta fazowego. Pomiary przeprowadziliśmy dla φ od 0 do 90 stopni. W tym punkcie ćwiczenia nie uwzględniliśmy czasu trwania jednego okresu sygnału wyjściowego licznika, dlatego też tą część zadania przeprowadziliśmy analizując jedynie wartości uzyskane z miernika analogowego oraz cyfrowego. Zgodnie z poleceniem za wzorcowe wskazanie przyjęliśmy wartości przyrządów analogowych.

W ostatniej części zadania wyznaczyliśmy błędy pomiaru mocy w funkcji czasu próbkowania oraz oceny celowości zwiększenia częstotliwości próbkowania podczas pomiarów. Z wyników jednoznacznie wynika, iż zwiększając liczbę próbek wynik pomiaru posiada coraz mniejszy błąd.

---