LABORATORIUM METROLOGII

Imię Mariusz Kowalski i Nazwisko				Wydział Grupa ED5.5
Data wyk. ćwiczenia	Temat ćwiczenia Pomiar mocy prądu jednofazowego.
Zaliczenie		Ocena	Data	Podpis

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

1.Pomiar mocy przy zadanym prądzie

Spis przyrządów użytych w ćwiczeniach :

TR - transformator

V - woltomierz elektromagnetyczny klasa dokładności: 0.5 nr PL -P3 -254 -E6

zakres 300V

rezystancja R_V = 13.33 kΩ

I_V=22.5mA

A - amperomierz elektromagnetyczny klasa dokładności: 0.5 nr PL -P3 -113 -E6

zakresy 5A

rezystancja R_A = 55 mΩ

reaktancja X_A = 2π*50Hz*27μH = 8.5 mΩ

W - watomierz ferrodynamiczny klasa dokładności 0.5 nr PL -P3 - 245 -E6

rezystancja R_WN = 150 mΩ/V *200V = 30kΩ

reaktancja X_A = 2π*50Hz*63μH = 19.8 mΩ

zakres cewki prądowej 5A

zakres cewki napięciowej 200V

rezystancja dla zakresu 5A R_WN = 48 mΩ

	Pomiar techniczny				Wyniki z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki			Uchyb
Odbiornik	IA	PW=P0'	S0'	Q0'	P0	S0	Q0	δp	cosϕ0'
	A	W	VA	VAr	W	VA	VAr	%	-
R	0.85	180	187	50.69	179.93	186.93	50.67	0.0389	0.9626
RL	2.6	250	572	514.47	249.3	571.52	514.28	0.2807	0.437
RC	1.75	200	385	328.98	199.68	384.76	328.89	0.1602	0.,195

Przykładowe obliczenia U_V = 220 V

S₀' = I_A* U_V = 0.85A * 220V = 187 VA

Q₀' =

cosϕ₀' = P_W / S₀' = 180W / 187 VA = 0.9626

P₀ = P₀' - I_A²( R_A+ R_WP) = 180 W - (0.85A)²(0.055Ω + 0.048Ω) = 179.93 W

Q₀ =

S₀ =

δ_P'= ((P_o'- P₀)/P₀)*100 % =((180-179.93)/179.93))*100% =0.0389%

2.Pomiar mocy przy zadanym napięciu

	Pomiar techniczny				Wyniki z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki			Uchyb
Odbiornik	IA	PW=P0'	S0'	Q0'	P0	S0	Q0	δp	cosϕ0'
	A	W	VA	VAr	W	VA	VAr	%	-
R	0.85	180	187	50.69	179.76	181.82	50.69	2.915	0.9626
RL	2.6	250	572	514.47	244.76	596.73	514.47	2.141	0.437
RC	1.75	200	385	328.98	194.76	382.3	328.98	2.69	0.5195

Przykładowe obliczenia U_V = 220 V

S₀' = I_A* U_V = 0.85A * 220V = 187 VA

Q₀' =

cosϕ₀' = P_W / S₀' = 180W / 187 VA = 0.9626

P₀ = P₀' - U_V²(1/R_V + 1/ R_WN) = 185W - (220V)²(1/13333Ω + 1/30000Ω) = 179.76 W

S₀ =

δ_P'= ((P_o'- P₀)/P₀)*100 % =((185-179.76)/179.76))*100% =2.915%

3. Wyznaczanie mocy przy zadanym prądzie metodą półpośrednią

Odbiornik	UV	IA	I0	Pw	P0'	PA	Pwp	Ppi	P0	δ″P
	V	A	A	W	W	W	W	W	W	%
R	220	4.5	9	980	1960	1.11	0.97	4.05	1953.87	0.314
RC	220	4.5	9	980	1960	1.11	0.97	4.05	1953.87	0.314
RL	220	4.8	9.6	995	1990	1.27	1.11	4.61	1983.01	2.837

I₀ = I_A*ϑ_izn = 4.5A*2 = 9 A

P₀' = P_w *ϑ_izn = 980W*2 = 1960 W

P_A = R_A*I_A² = 0,055Ω*(4.5A)² = 1.11 W

P_wp = R_wp*I_A² = 0,048Ω*(4.5A)² = 0.97 W

P_pi = P_pizn*

P₀ = P_w *ϑ_izn - (P_A + P_wp + P_pi) = 980W*2 - (1.11W + 0,97W + 4.05W) = 1953.87 W

δ″P =

4. Pomiar mocy przy pośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości napięcia.

Odbiornik	UV	U0	IA	I0	Pw	P0'	S0'	Q0'	cosϕ0'	P0	δ″P
	V	V	A	A	W	W	VA	VAr	-	W	%
R	88	220	4.4	8.8	370	1850	1936	570.61	0.9556	1845.29	0.255
RC	88	220	4.4	8.8	370	1850	1936	570.61	0.9556	1845.29	0.255
RL	88	220	4.6	9.2	375	1875	2024	762.20	0.9264	1870.29	0.252

U₀ = U_V*ϑ_uzn = 88V*2.5 = 220 V

I₀ = I_A*ϑ_izn = 4.4A*2 = 8.8 A

P₀' = P_w *ϑ_uzn*ϑ_izn = 370W*2.5*2 = 1850 W

S₀' = U_V*I_A*ϑ_uzn*ϑ_izn = 88V*4.4A*2.5*2 = 1936 VA

Q₀' =

cosϕ₀' =

P₀ = P_w *ϑ_uzn*ϑ_izn - U_V²*370W*2.5*2 - (88V)²*

δ″P =

5. Wnioski:

Przy bezpośrednim włączeniu mierników wyniki obliczeń wykazują, iż uchyb pomiaru mocy spowodowany nieuwzględnieniem poboru mocy przez mierniki jest znacznie 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 punktu 1. 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).

Przy półpośrednim włączeniu mierników zastosowanie przekładnika prądowego umożliwiło nam pomiar wartości prądu przekraczającej zakres zastosowanych mierników. Zwiększył się również błąd pomiaru mocy .

Przy pośrednim włączeniu mierników zastosowanie przekładnika napięciowego pozwoliło na pomiar mocy przy większej wartości napięcia zasilającego. Jest to jednocześnie przykład na możliwość pomiaru mocy praktycznie w każdych warunkach. Zaletą tego układu było zmniejszenie błędu.

---