1. Cel ćwiczenia.

Poznanie podstawowych metod i przyrządów do pomiaru mocy prądu przemiennego. Wyróżniamy dwie podstawowe grupy metod:

• metody przepływowe, w których przyrządy mierzą moc przesyłaną przewodami łączącymi źródło energii z odbiornikiem; wymaga się przy tym, aby moc pobierana przez przyrządy była możliwie mała w stosunku do mocy przenoszonej

• metody absorbcyjne, w których na czas pomiaru odbiornik jest zastępowany przyrządem pomiarowym absorbującym całkowitą energię doprowadzoną ze źródła.

2. Układ pomiarowy.

układ a) układ b)

3. Przyrządy pomiarowe.

• amperomierz LE-3P

• klasa dokładności: 0,5

• woltomierz LE-3

• klasa dokładności: 0,5

• pobór prądu przy zakresie napięcia 150÷600 [V]: 5 [mA]

• watomierz ferrodynamiczny

klasa dokładności: 0,5

• miernik mocy wyjściowej PWT-5B

4. Tabele pomiarowa.

	Obciążenie	Uzak [V]	UX [V]	Izak [A]	IX [A]	Iwzak [A]	Uwzak [V]
	silnik	150	150	0,6	0,125	1	100
układ a)	dławik	150	151	3	2,5	2,5	100
	grzejnik	300	220	3	2,95	5	200
	silnik	150	150	0,6	0,11	1	100
układ b)	dławik	150	151	3	2,485	2,5	100
	grzejnik	300	220	3	2,91	5	200

	Obciążenie	P [W]	dP [%]	S [VA]	dS [%]	Q [VAr]	dQ [%]	cosϕ	d cosϕ [%]
	silnik	16,2	3,087	18,75	2,9	9,44	8,887	0,864	5,987
układ a)	dławik	30	4,167	377,5	1,097	229	2,611	0,079	5,264
	grzejnik	648	0,772	649	1,191	41,03	3,154	0,998	1,963
	silnik	14,2	3,522	16,5	3,228	8,39	9,978	0,861	6,75
układ b)	dławik	28,75	4,348	375,24	1,101	241,22	2,637	0,119	4,788
	grzejnik	638	0,784	640,2	1,198	49,55	3,18	0,997	1,982

5. Przykładowe obliczenia.

6. Pomiary mocy metodą absorbcyjną.

	sinus		prostokąt
R [W]	P [mW]	dP [%]	P [mW]	dP [%]
2,5	0,05	8,98	0,11	11,95
5	0,10	8,95	0,21	11,90
6	0,11	8,95	0,25	11,88
8	0,16	8,92	0,32	11,84
10	0,20	8,90	0,41	11,80
12,5	0,25	8,88	0,51	11,75
15	0,28	8,86	0,62	11,69
20	0,37	8,82	0,79	11,61
25	0,45	8,78	0,69	11,66
30	0,52	8,74	1,18	11,41
40	0,70	8,65	1,52	11,24
50	0,88	8,56	1,88	11,06
60	1,02	8,49	2,18	10,91
75	1,20	8,40	2,54	10,73
100	1,64	8,18	3,40	10,30
125	1,86	8,07	3,88	10,06
150	2,00	8,00	4,22	9,89
200	2,30	7,85	4,92	9,54
250	2,64	7,68	5,64	9,18
300	2,92	7,54	6,20	8,90
400	3,12	7,44	6,76	8,62
500	3,24	7,38	7,10	8,45
600	3,24	7,38	7,20	8,40
800	3,16	7,42	6,88	8,56
1000	2,92	7,54	6,42	8,79
1250	2,92	7,54	6,26	8,87
1500	2,60	7,70	5,72	9,14
2000	2,24	7,88	4,96	9,52
2500	2,16	7,92	4,62	9,69
3000	1,42	8,29	3,06	10,47
4000	1,26	8,37	2,82	10,59
5000	1,10	8,45	2,40	10,80
6000	1,00	8,50	2,18	10,91
8000	0,72	8,64	1,82	11,09
10000	0,69	8,66	1,54	11,23
12500	0,50	8,75	1,16	11,42
15000	0,46	8,77	1,00	11,50
20000	0,37	8,82	0,71	11,65

7. Wykres zależności mocy P od rezystancji obciążenia R.

8. Wnioski.

Podczas pomiarów mocy metodą pośrednią na uwagę zasługuje fakt, że przy pomiarach małych rezystancji wskazane jest korzystanie z układu do poprawnego pomiaru napięcia. Błąd metody jest wówczas mniejszy. Przy pomiarze mocy metodą przepływową w celu zmniejszenia błędu pomiaru należy właściwie dobrać zakresy pomiarowe watomierza. Pomiary mocy silnika, cewki i grzałki pokazały jak może zmieniać się wartość cosϕ dla różnych rodzajów elementów. Przy pomiarze mocy grzałki, która jest elementem rezystancyjnym wartość cosϕ była bliska 1, a dla cewki, która jest elementem indukcyjnym wartość cosϕ wynosiła w przybliżeniu 0,7. Różnica ta wynika z różnych wielkości przesunięcia fazowego między napięciem a prądem dla elementów rezystancyjnych i indukcyjnych.

Charakterystyka P = f(R) przedstawiająca zależność mocy generatora funkcyjnego od rezystancji obciążenia wykazała, że moc generatora nie jest stała. Wartość mocy generatora zależy od rodzaju sygnału i od zmieniającego się obciążenia. Maksymalną wartość mocy dla sygnału sinusoidalnego zarejestrowaliśmy przy obciążeniu około 500 do 600 [Ω], a dla sygnału prostokątnego zaobserwowaliśmy maksymalną moc przy rezystancji obciążenia od 600 do 700 [Ω]. Generator funkcyjny generował sygnał o częstotliwości 100 [Hz].