Politechnika Łódzka
Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności
Laboratorium Pomiarów, automatyki
i elektrotechniki
Zadanie nr. 3
CZYNNA I BIERNA MOC PRĄDU ELEKTRYCZNEGO
Rocznik studiów: 2014/2015
Kierunek studiów: Biotechnologia
Semestr: IV
Nr grupy dziekańskiej: I
Wykonujący zadanie:
Bujko Katarzyna
Kania Dorota
Madaj Marta
Śniadowska Monika
Opracowujący sprawozdanie:
Monika Śniadowska
Łódź, 25.05.2015 r.
Schemat układu do badania biernej i czynnej mocy prądu elektrycznego:
Schemat pochodzi z instrukcji do laboratorium z Pomiarów, Automatyki i Elektrotechniki, dr inż. Marek Ludwicki.
Głównym elementem układu pomiarowego jest autotransformator (At), który umożliwia ręczne a zarazem płynne ustawienie napięcia zasilającego. W układzie znajduję się również grzejnik elektryczny (G), transformator obciążający napięcie (Tr) oraz silnik elektryczny (M). Badane wartości mierzone są poprzez woltomierz, amperomierz i watomierz.
PRZYKŁADOWE OBLICZENIA
1.Pomiar mocy czynnej i biernej grzejnika elektrycznego.
Obliczam moc pozorną (pobieraną) według wzoru:
S=U*I [VA]
S=30 * 0,5= 15 [VA]
Obliczam wartość współczynnika mocy według wzoru:
Cosφ =P / S [-]
Cosφ= 10 / 15 = 0,67 [-]
Obliczam moc bierną według wzoru:
Q= √S2-P2 [War]
Q=√(15)2-(10)2 = 11,18 [War]
Tabelka z pomiarami i wyliczeniami dla pomiaru mocy czynnej i biernej grzejnika elektrycznego:
U |
I |
P |
S=U*I |
Q=(S^2-P^2)^1/2 |
cos fi=P/S |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,00 |
0,00 |
30 |
0,5 |
10 |
15 |
11,18 |
0,67 |
40 |
0,55 |
20 |
22 |
9,17 |
0,91 |
50 |
0,65 |
25 |
32,5 |
20,77 |
0,77 |
60 |
0,8 |
40 |
48 |
26,53 |
0,83 |
70 |
0,9 |
60 |
63 |
19,21 |
0,95 |
80 |
1,1 |
80 |
88 |
36,66 |
0,91 |
90 |
1,2 |
100 |
108 |
40,79 |
0,93 |
100 |
1,3 |
120 |
130 |
50,00 |
0,92 |
110 |
1,4 |
140 |
154 |
64,16 |
0,91 |
120 |
1,5 |
180 |
180 |
0,00 |
1,00 |
130 |
1,65 |
200 |
214,5 |
77,53 |
0,93 |
140 |
1,8 |
240 |
252 |
76,84 |
0,95 |
150 |
1,9 |
280 |
285 |
53,15 |
0,98 |
160 |
2 |
320 |
320 |
0,00 |
1,00 |
170 |
2,15 |
340 |
365,5 |
134,13 |
0,93 |
180 |
2,3 |
400 |
414 |
106,75 |
0,97 |
190 |
2,4 |
440 |
456 |
119,73 |
0,96 |
200 |
2,5 |
500 |
500 |
0,00 |
1,00 |
Wykres zależności P=f(U) , cosφ=f(U)
2.Pomiar mocy czynnej i biernej transformatora obciążonego żarówką.
Obliczam moc pozorną (pobieraną) według wzoru:
S=U*I [VA]
S=40 * 0,5= 20 [VA]
Obliczam wartość współczynnika mocy według wzoru:
Cosφ =P / S [-]
Cosφ= 20 / 20 = 1 [-]
Obliczam moc bierną według wzoru:
Q= √S2-P2 [War]
Q=√(20)2-(20)2 = 0 [War]
Tabelka z pomiarami i wyliczeniami dla pomiaru mocy czynnej i biernej grzejnika elektrycznego:
U |
I |
P |
S=U*I |
Q=(S^2-P^2)^1/2 |
cos fi=P/S |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
30,00 |
0,50 |
0,00 |
15,00 |
0,00 |
0,00 |
40,00 |
0,50 |
20,00 |
20,00 |
0,00 |
1,00 |
50,00 |
0,55 |
20,00 |
27,50 |
18,87 |
0,73 |
60,00 |
0,60 |
30,00 |
36,00 |
19,90 |
0,83 |
70,00 |
0,65 |
40,00 |
45,50 |
21,69 |
0,88 |
80,00 |
0,70 |
50,00 |
56,00 |
25,22 |
0,89 |
90,00 |
0,75 |
60,00 |
67,50 |
30,92 |
0,89 |
100,00 |
0,80 |
75,00 |
80,00 |
27,84 |
0,94 |
110,00 |
0,85 |
80,00 |
93,50 |
48,40 |
0,86 |
120,00 |
0,90 |
100,00 |
108,00 |
40,79 |
0,93 |
130,00 |
0,95 |
110,00 |
123,50 |
56,14 |
0,89 |
140,00 |
1,00 |
130,00 |
140,00 |
51,96 |
0,93 |
150,00 |
1,05 |
140,00 |
157,50 |
72,15 |
0,89 |
160,00 |
1,10 |
160,00 |
176,00 |
73,32 |
0,91 |
170,00 |
1,15 |
180,00 |
195,50 |
76,29 |
0,92 |
180,00 |
1,20 |
200,00 |
216,00 |
81,58 |
0,93 |
190,00 |
1,20 |
220,00 |
228,00 |
59,87 |
0,96 |
200,00 |
1,25 |
230,00 |
250,00 |
97,98 |
0,92 |
Wykres zależności P=f(U), cosφ=f(U)
3.Pomiar mocy czynnej i biernej pobieranej przez grzejnik elektryczny.
Obliczam moc pozorną (pobieraną) według wzoru:
S=U*I [VA]
S=200 * 1,5= 300 [VA]
Obliczam wartość współczynnika mocy według wzoru:
Cosφ =P / S [-]
Cosφ= 100 / 300 = 0,33 [-]
Obliczam moc bierną według wzoru:
Q= √S2-P2 [War]
Q=√(300)2-(100)2 = 282,84 [War]
Tabelka z pomiarami i wyliczeniami dla pomiaru mocy czynnej i biernej silnika elektrycznego bez obciążenia:
U |
I |
P |
S=U*I |
Q=(S^2-P^2)^1/2 |
cos fi=P/S |
200,00 |
1,40 |
80,00 |
280,00 |
268,33 |
0,29 |
190,00 |
1,35 |
75,00 |
256,50 |
245,29 |
0,29 |
180,00 |
1,25 |
70,00 |
225,00 |
213,83 |
0,31 |
170,00 |
1,15 |
60,00 |
195,50 |
186,07 |
0,31 |
160,00 |
1,10 |
60,00 |
176,00 |
165,46 |
0,34 |
150,00 |
1,05 |
50,00 |
157,50 |
149,35 |
0,32 |
140,00 |
1,00 |
50,00 |
140,00 |
130,77 |
0,36 |
130,00 |
0,90 |
45,00 |
117,00 |
108,00 |
0,38 |
120,00 |
0,85 |
40,00 |
102,00 |
93,83 |
0,39 |
110,00 |
0,80 |
40,00 |
88,00 |
78,38 |
0,45 |
100,00 |
0,75 |
40,00 |
75,00 |
63,44 |
0,53 |
90,00 |
0,70 |
30,00 |
63,00 |
55,40 |
0,48 |
80,00 |
0,70 |
30,00 |
56,00 |
47,29 |
0,54 |
Wykres zależności P=f(U), cosφ=f(U), Q=f(U)
4.Przekładnia napięciowa i prądowa transformatora.
Obliczam napięciową i prądową przekładnie transformatora dla wyników uzyskanych w tabeli według nastepujących wzorów:
Napięcie Up [V] |
Natężenie Ip [A] |
Natężenie Iw [A] |
Napięcie Uw [V] |
0 |
0 |
0 |
0 |
30 |
0,50 |
3,20 |
3,00 |
40 |
0,50 |
3,80 |
3,50 |
50 |
0,55 |
4,20 |
4,50 |
60 |
0,60 |
4,80 |
5,50 |
70 |
0,70 |
5,20 |
6,50 |
80 |
0,70 |
5,70 |
7,50 |
90 |
0,75 |
6,10 |
8,50 |
100 |
0,80 |
6,50 |
9,50 |
110 |
0,85 |
6,80 |
10,50 |
120 |
0,90 |
7,10 |
11,00 |
130 |
0,95 |
7,50 |
12,00 |
140 |
1,00 |
7,90 |
13,50 |
150 |
1,05 |
8,20 |
14,50 |
160 |
1,1 |
8,50 |
15,50 |
170 |
1,15 |
8,80 |
16,50 |
180 |
1,15 |
9,20 |
17,50 |
190 |
1,20 |
9,40 |
18,50 |
200 |
1,25 |
9,80 |
19,50 |
Do obliczenia poniższych przekładni transformatora używałam wartości maksymalnych:
Nu = Up / Uw
Nu = 200 / 19,50 = 10,26 [-]
Ni =Ip / Iw
Ni =1,25 /9,8= 0,13 [-]
WNIOSKI:
Numer pomiaru |
S i P |
Współczynnik mocy cosφ |
Wykres zalezności |
1 |
Wartości są do siebie zbliżone |
Wartosci jest bliska 1 |
Przebiega prostoliniowo |
2 |
Wartości nieznacznie różnią się od siebie |
Wartosci jest bliska 1 |
Przebieg zróżnicowany |
3 |
Wartości znacznie różnią się od siebie |
Wartość jest wyraźnie mniejsza od 1 |
Przebieg zróżnicowany |
W pierwszym badanym zjawisku (moc czynna i bierna grzejnika elektrycznego) według zestawienia tabelarycznego wykres jest zgodny z prawem Ohma, ponieważ uzyskałam zależność prostoliniową. W zestawieniu powyżej moc pozorna S i moc czynna P mają zbliżone wartości do siebie. Świadczy to tym, że grzejnik jest odbiornikiem energii o charakterze czynnym i nie powoduje biernego obciążenia sieci. Dlatego też, wartość współczynnika mocy cosφ jest bliska 1.
W kolejnym etapie (moc czynna i bierna pobierana przez transformator obciążony żarówką) moc pozorna S nieznacznie różni się od mocy czynnej P. Spowodowane jest to tym, iż transformator obciążony żarówką, stanowi bardzo małe, bierne obciążenie sieci. Wykres zależności w tym przypadku dla P=f(U) jest wyraźnie rosnący, dla cosφ=f(U) niemalże pokrywa się z osią poziomą. Wartość współczynnika mocy cosφ w tym przypadku jest bliska 1.
Następne zjawisko (moc czynna i bierna pobierana przez silnik elektryczny bez obciążenia) pokazuje, że moc pozorna S znacznie różni się od mocy czynnej P, które najprawdopodobniej spowodowane jest pracą silnika bez obciążenia. Skutkiem tego jest mała sprawność energetyczna silnika, co można odczytać z wykresu. Wartość współczynnika mocy cosφ jest wyraźnie mniejsza od 1.
W ostatnim przypadku, gdy badana jest przekładnia napięciowa i prądowa transformatora, otrzymałam ich następujące wyniki: Nu = 10,26 oraz Ni =0,13. Wartość napieciowej przekładni transformatora, pozwala do zmiany napięcia przez ten transformator.
1
Wyszukiwarka