POLITECHNIKA LUBELSKA

KATEDRA METROLOGII ELEKTRYCZNEJ

LABORATORIUM METROLOGII

Ćwiczenie nr. 11

Temat ćwiczenia:

Pomiar mocy prądu jednofazowego.

Wykonał : Krzysztof Waśkowicz

Grupa ED 5.2

Grupa laboratoryjna. 2

Data wykonania ćwiczenia: 1999-11-10

1. Cel ćwiczenia.

Poznanie własności i metod pomiaru mocy czynnej, biernej i pozornej za pomocą woltomierza, amperomierza i watomierza elektrodynamicznego.

2. Wykonanie ćwiczenia.

I. Pomiar mocy przy bezpośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości napięcia na zaciskach odbiornika.

Układ pomiarowy.

Spis przyrządów pomiarowych użytych w ćwiczeniu.

-watomierz elektrodynamiczny , klasa 0.5 , nr PL-P3-246-E6/

-woltomierz elektromagnetyczny klasa 0.5 , nr PL -P3 -257 -E6/

-amperomierz elektromagnetyczny klasa 0.5 , nr PL -P3 -121 -E6/

L-cewka demagnetyzatora o mocy 0.6 KVA ,napięciu 220V.

C-zestaw równolegle połączonych kondensatorów.

R -zestaw równolegle połączonych żarówek o U_n= 220V,

Ia. Pomiar techniczny-bez uwzględnienia poboru mocy przez mierniki.

1. Tabela pomiarowa:

f=50Hz U₀=200V t=20⁰C

L.p.	Odbiornik	UV	Ia	Pw			Po'	Qo'	So'	cosϕo'
												kw	αw	Pw
		V	A	W/dz	dz	W	W	var	VA	-
1	R	220	1,3	5	57	285	285	23,9	286	0,996
2	RL	220	2,75	5	66	330	330	507,1	605	0,545
3	RC	220	1,95	5	58	290	290	316,1	429	0,676
4	RLC	220	1,75	5	66	330	330	198,3	385	0,857

Wzory i obliczenia:

Wzory niezbędne do wykonania obliczeń:

Moc pozorna-

Moc bierna-

Współczynnik mocy -

Przykładowe obliczenia wykonane dla odbiornika RLC:

Ib. Pomiar z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki.

1. Tabela pomiarowa:

L.p.	Odbiornik	Uv	Ia	Pw	Pv	Pwn	Po	Qo	So	cosϕo
		V	A	W	W	W	W	var	VA	-
1	R	220	1,3	285	3,63	1,61	279,8	23,7	280,8	0,996
2	RL	220	2,75	330	3,63	1,61	324,8	506,2	601,5	0,534
3	RC	220	1,95	290	3,63	1,61	284,8	315,7	425,2	0,669
4	RLC	220	1,75	330	3,63	1,61	324,76	192,1	377,3	0,861

Rezystancje i reaktancje mierników:

R_wn=150Ω/V•200V=30kΩ -na zakr. 200V R_wn=150Ω/V•400V=60kΩ -na zakr. 400V

R_wp=0.048Ω; X_wp = 2πfL_wp = 2π*50Hz*63μH = 19,8 mΩ -na zakr. 5A;

X_wp = 2πfL_wp = 2π*50Hz*250μH = 78.5 mΩ -na zakr. 2.5A;

R_A=200mΩ -na zakr. 2.5A R_A=55mΩ -na zakr. 5A

X_A = 2πfL_A = 2π*50Hz*27μH = 8,5mΩ -na zakr. 5A

X_A = 2πfL_A = 2π*50Hz*105μH = 33mΩ -na zakr. 2.5A

R_V=U_V/R_V=300V/22.5mA=13.333kΩ

Wzory i obliczenia:

Wzory niezbędne do wykonania obliczeń.

Moc tracona w woltomierzu-

Moc tracona w obwodzie napięciowym watomierza-

Moc czynna odbiornika-

Moc pozorna odbiornika-

Moc bierna odbiornika-

Współczynnik mocy odbiornika-

Przykładowe obliczenia wykonane dla odbiornika RLC:

I_o=

Ic. Uchyby wywołane nieuwzględnieniem poboru mocy przez mierniki.

1.Wzory i obliczenia:

Wzory niezbędne do wykonania obliczeń.

Uchyb mocy czynnej-

Uchyb mocy biernej-

Uchyb mocy pozornej-

Uchyb współczynnika mocy
Przykładowe obliczenia wykonane dla odbiornika RLC:

II. Pomiar mocy przy bezpośrednim włączeniu mierników i zadanej wartości prądu.

Układ pomiarowy.

-watomierz elektrodynamiczny , klasa 0.5 , nr PL-P3-246-E6/

-woltomierz elektromagnetyczny klasa 0.5 , nr PL -P3 -257 -E6/

-amperomierz elektromagnetyczny klasa 0.5 , nr PL -P3 -121 -E6/

L-cewka demagnetyzatora o mocy 0.6 KVA ,napięciu 220V.

C-zestaw równolegle połączonych kondensatorów.

R -zestaw równolegle połączonych żarówek o U_n= 220V,

IIa. Pomiar techniczny-bez uwzględnienia poboru mocy przez mierniki.

L.p.	Odbiornik	Ia	Uv	Pw			Po'	Qo'	So'	cosϕo'
												kw	αw	Pw
		A	V	W/dz	dz	W	W	var	VA	-
1	R	1,2	195	5	47	235	235	9,7	235,2	0,999
2	RL	2,4	190	5	52	260	260	374,61	456	0,570
3	RC	2	229	5	60	300	300	346,06	458	0,655
4	RLC	1,8	235	5	72	360	360	222,10	423	0,851

I₀=1,25A

.Wzory i obliczenia:

Wzory niezbędne do wykonania obliczeń:

Moc pozorna-

Moc bierna-

Współczynnik mocy -

Przykładowe obliczenia wykonane dla odbiornika RLC:

IIb. Pomiar z uwzględnieniem poboru mocy przez mierniki.

1. Tabela pomiarowa:

L.p.	Odbiornik	Ia	Uv	Pw	Pa	Pwp	Po	Qo	So	cosϕo
		A	V	W	W	W	W	var	VA	-
1	R	1,2	195	235	0,29	0,24	234,45	9,54	234,65	0,999
2	RL	2,4	190	260	1,152	0,98	257,87	374	454	0,568
3	RC	2	229	300	0,648	0,551	298,52	345,62	456,62	0,653
4	RLC	1,8	235	360	0,8	0,68	358,8	221,74	421,79	0,850

Parametry mierników:

R_wn=150Ω/V•200V=30kΩ -dla zakr. 200V R_wp=0.170Ω;

X_wp = 2πfL_wp = 2π*50Hz*250μH = 78.5 mΩ -dla zakr. 2.5A;

R_A=200mΩ -dla zakresu 2.5A

X_A = 2πfL_A = 2π*50Hz*105μH = 33mΩ -dla zakr. 2.5A

R_V=U_V/R_V=300V/22.5mA=13.333kΩ

2.Wzory i obliczenia:

Wzory niezbędne do wykonania obliczeń.

Moc tracona w amperomierzu-

Moc tracona w obwodzie prądowym watomierza-

Moc czynna odbiornika-

Moc bierna odbiornika-

Moc pozorna odbiornika-

Współczynnik mocy odbiornika-

Przykładowe obliczenia wykonane dla odbiornika RLC:

IIc. Uchyby wywołane nieuwzględnieniem poboru mocy przez mierniki.

1.Wzory i obliczenia:

Wzory niezbędne do wykonania obliczeń.

Uchyb mocy czynnej-

Uchyb mocy biernej-

Uchyb mocy pozornej-

Uchyb współczynnika mocy -

Przykładowe obliczenia wykonane dla odbiornika RLC:

III. Pomiar mocy przy półpośrednim włączaniu mierników i zadanej wartości prądu.

Układ pomiarowy.

Spis przyrządów pomiarowych

-watomierz elektrodynamiczny , klasa 0.5 , nr PL-P3-246-E6

-woltomierz elektromagnetyczny klasa 0.5 , nr PL -P3 -257 -E6

-amperomierz elektromagnetyczny klasa 0.5 , nr PL -P3 -121 -E6

Pr_i - przekładnik prądowy; nr PL-P3-43-E6; ϑ_izn = 5; P_pizn = 10W; δ_i=10min

R - termowentylator o mocy 2030W/2000W , 220V,50Hz.

L-cewka demagnetyzatora o mocy 0.6 KVA ,napięciu 220V.

C-zestaw równolegle połączonych kondensatorów.

IIIa. Pomiar techniczny-bez uwzględnienia poboru mocy przez mierniki

Tabela:

Układ	Lp	Ia	ϑizn	I0	UV	PW			P0^'	Pa	Pwp	Ppi	P0	Δ”p
																		kw	αW	PW
-	-	A	-	A	V	W/dz	dz	W	W	W	W	W	W	-
R	1	2,15	2	4,3	206	5	88	440	880	0,924	0,786	4,3	874	0,68
RL	2	2,15	2	4,3	177	5	68	340	680	0,924	0,786	4,3	674	0,88
RC	3	2,15	2	4,3	198	5	82	410	820	0,924	0,786	4,3	814	0,73
RLC	4	2,15	2	4,3	193	5	80	400	800	0,786	0,786	4,3	794	0,75

R_wp=0.17Ω;

R_A=200mΩ -dla zakr. 2.5A

Pr_i - przekładnik prądowy; ϑ_izn = 5; P_pizn = 0,5 W;

2.Wzory i obliczenia:

Wzory niezbędne do wykonania obliczeń.

Moc tracona w amperomierzu-

Moc tracona w obwodzie prądowym watomierza-

Moc tracona w przekładniku prądowym-

Moc czynna odbiornika-

Moc czynna odbiornika P₀ = P_w •ϑ_izn - (P_A + P_wp + P_pi)

Uchyb mocy czynnej- Δ″p =

Przykładowe obliczenia wykonane dla odbiornika RLC:

I₀ = I_A•ϑ_izn = 2,15A•2 = 4.3 A

P₀ = P_w •ϑ_izn - (P_A + P_wp + P_pi) = 400W•2 - (0,924W + 0.786W + 4,3W) =794 W

Δ″p =

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

Spis przyrządów pomiarowych

-watomierz elektrodynamiczny , klasa 0.5 , nr PL-P3-246-E6

-woltomierz elektromagnetyczny klasa 0.5 , nr PL -P3 -257 -E6

-amperomierz elektromagnetyczny klasa 0.5 , nr PL -P3 -121 -E6

Pr_i - przekładnik prądowy; nr PL-P3-43-E6; ϑ_izn = 5; P_pizn = 10W; δ_i=10min

Pr_u - przekładnik napięciowy; nr PL-P3-85-E6; ϑ_uzn = 2,5; P_puzn = 0,5 W. δ­u=40min

R- termowentylator o mocy 2030W/2000W , 220V,50Hz.

L-cewka demagnetyzatora o mocy 0.6 KVA ,napięciu 220V.

C-zestaw równolegle połączonych kondensatorów.

IVa. Pomiar techniczny-bez uwzględnienia poboru mocy przez mierniki

Układ	Lp	UV	ϑUzn	U0	Ia	ϑizn	I1	Pw			Po^'	Q0^'	S0^'	cosϕ0^'
																				Kw	αw	Pw
-	-	V	-	V	A	-	A	W/dz	dz	W	W	var	VA	-
R	1	82	2,5	205	2,15	2	4,3	2,5	71	177,5	887	59,6	889	0,998
RL	2	82	2,5	205	2,52	2	5,04	2,5	74	185	925	460,3	1033,2	0,858
RC	3	82	2,5	205	2,22	2	4,44	2,5	71	177,5	887,5	202	910,2	0,975
RLC	4	82	2,5	205	2,3	2	4,6	2,5	74	185	925	183,4	943	0,981

U₀=220V

2.Wzory i obliczenia:

Wzory niezbędne do wykonania obliczeń:

Moc czynna-

Moc pozorna-

Moc bierna-

Współczynnik mocy -

Przykładowe obliczenia wykonane dla odbiornika RLC:

V. Uchyb wskazania watomierza wywołany uchybami kątowymi przekładników.

1.Wzory i obliczenia:

Wzory niezbędne do wykonania obliczeń:

Tangens kąta fazowego-

Uchyb wskazania watomierza wywołany uchybami kątowymi-

Obliczenia:

Wnioski:

Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że wartości mocy przybliżone i dokładne niewiele różnią się od siebie. Uchyby mocy czynnej zmierzonej w układzie poprawnie mierzonego napięcia są większe od uchybów mocy z układu poprawnie mierzonego prądu. Na błąd pomiaru mocy czynnej w układzie poprawnie mierzonego napięcia wpłynęła zbyt mała rezystancja wewnętrzna woltomierza ,a więc wartości uchybów mocy zależą od wartości mierzonych mocy, oraz strat na przyrządach pomiarowych.

Przy półpośrednim włączeniu mierników zastosowany przekładnik prądowy umożliwił nam pomiar mocy przy wartości prądu przekraczającej zakres zastosowanych mierników . Natomiast przy pośrednim włączeniu mierników zastosowany przekładnik napięciowy umożliwił nam pomiar mocy przy większej wartości napięcia zasilającego.

11

---