Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně"

Karolína Marešová
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Univerzita Tomáše Bati ve líně LABORATORNÍ CVIČENÍ ELEKTROTECHNIKY A PRŮMYSLOVÉ ELEKTRONIKY Název úlohy: pracovali: Měření činného výkonu střídavého proudu v jednofázové síti wattmetrem Petr Luzar, Josef Skupina: IT II/1 Moravčík, Ngoc Bao Vu Obor: Informační technologie Datum měření: 9.dubna 008 Hodnocení: 0 Úkol měření: 1. Pomocí wattmetru změřte činný výkon jednofázového střídavého proudu pro tři druhy zátěže: cívka bez jádra, cívka s jádrem, paralelní kombinace kondenzátorů.. Vypočítejte pro jednotlivé typy zátěží činný výkon, jalový výkon a zdánlivý výkon. Výpočtem určete fázový posuv mezi napětím a proudem pro jednotlivé typy zátěží. 3. Ověřte platnost vztahu mezi zdánlivým, činným a jalovým výkonem. Seznam použitých přístrojů: generátor střídavého napětí se sinusovým výstupem typ: V voltmetr typ: A ampérmetr typ: W wattmetr typ: Schéma zapojení: I 1 W A I 1 I A W I U U WI U A U 1 U I WU I V U 1.varianta. varianta Obr. 1 Měření činného výkonu jednofázového proudu Teoretický rozbor úlohy: Činný výkon střídavého proudu obvykle měříme wattmetry, většinou elektromechanickými s elektrodynamickým ústrojím, v poslední době i elektronickými. Obvykle přívody k proudové cívce elektromechanického wattmetru jsou mohutnější (nemívají banánky, ale očka), přívody k napěťové cívce jsou slabší konstrukce (zpravidla s banánky). Ve schématech se vstupy k jednotlivým cívkám značí tečkami (hvězdičkami). Obr.. načení cívek wattmetru údaje wattmetru nepoznáme, jaký proud protéká proudovým obvodem nebo jaké napětí je v napěťovém obvodu. Do série s proudovou cívkou wattmetru musíme vždy připojit ampérmetr a paralelně s napěťovou cívkou wattmetru musíme zapojit voltmetr. Wattmetr můžeme do měřeného obvodu zapojit dvěma způsoby, obě zapojení jsou zatížena chybami metod.

2 a) první způsob zapojení wattmetru (U WI <<U 1 ) Je li úbytek napětí U WI na proudové cívce wattmetru mnohem menší než napětí U 1 na zátěži, pak užíváme zapojení podle obr. 1 (1.varianta). Činný výkon určený z výchylky wattmetru je: P1 = P1 + PWI + PA, (0.1) kde jsou P 1 výkon zátěže, P WI výkon spotřebovaný proudovou cívkou wattmetru, výkon spotřebovaný ampérmetrem. P A Výkon spotřebovaný proudovou cívkou wattmetru lze vyjádřit jako: P = R. I, (0.) WI WI 1 kde jsou R WI odpor proudové cívky wattmetru, I 1 proud procházející zátěží. Pro výkon spotřebovaný ampérmetrem lze psát: P = R. I, (0.3) A A 1 kde je R A odpor ampérmetru. Činný výkon zátěže je: P = P P P. (0.4) 1 1 WI A Absolutní chyba metody tohoto zapojení je: = P P = P + P. (0.5) 1M 1 1 WI A Pro relativní chybu metody platí: δ 1M 1M =.100 (0.6) P1 b) druhý způsob zapojení wattmetru (I >>I WU ) Je-li proud I procházející zátěží mnohem větší než proud I WU procházející napěťovou cívkou wattmetru, používáme zapojení podle obr. 1 (.varianta). Při tomto zapojení wattmetr udává nejen výkon spotřebovaný zátěží, ale i výkony spotřebované napěťovou cívkou wattmetru a voltmetru. Wattmetr udává tedy hodnotu: P = P + PWU + PV (0.7)

3 kde jsou P výkon zátěže, P WU výkon spotřebovaný napěťovou cívkou wattmetru, P V výkon spotřebovaný voltmetrem. Výkon spotřebovaný napěťovou cívkou wattmetru: U PWU = (0.8) R kde jsou R WU odpor napěťové cívky wattmetru, U napětí na zátěži. WU Výkon spotřebovaný voltmetrem: P V U =, (0.9) R V kde je R V odpor voltmetru. Absolutní chyba metody druhého zapojení je rovna: = P P = P + P. (0.10) M WU V Relativní chyba druhé metody je rovna: δ M M =. (0.11) P Postup při měření: 1. měříme odpor proudové cívky wattmetru a vnitřní odpor ampérmetru.. měříme indukčnost cívky bez jádra a s jádrem, kapacitu paralelní kombinace kondenzátorů. apojíme jednofázový obvod podle 3. obr. 1 (1. varianta), připojíme jeden typ zátěže. orientačního měření posoudíme, zda zapojení vyhovuje, tj. posoudíme podmínku U WI <<U 1 (úbytek napětí na proudové cívce wattmetru je podle Ohmova zákona dán součinem vnitřního odporu proudové cívky wattmetru a protékajícího proudu I 1 ). Při nesplnění uvedené podmínky použijeme druhou variantu zapojení wattmetru. měříme velikost činného výkonu pro různé hodnoty napájecího napětí. Vstupní napětí (napětí na autotransformátoru) nastavíme maximálně na hodnotu 50V. Pří větším vstupním napětí dojde k poškození měřených prvků. DBEJTE VÝŠENÉ OPATRNOSTI PŘI MĚŘENÍ!!!!!!!!!!!!!! 4. Postupně proměříme výkon jednofázového střídavého proudu pro všechny typy zátěží.

4 Naměřené a vypočítané hodnoty: 1. Měření vnitřních odporů přístrojů vnitřní odpor ampérmetru: R A = 0,Ω vnitřní odpor proudové cívky wattmetru: R WI = 5,4 Ω vnitřní odpor napěťové cívky wattmetru: R WU = kω. Měření indukčnosti cívky a kapacity kondenzátorů indukčnost cívky bez jádra L= 0,306 H indukčnost cívky s jádrem L= 0,874 H kapacita paralelní kombinace kondenzátorů C= 5,1µF 3. Měření činného výkonu jednofázového střídavého proudu pro různé typy zátěží cívka bez jádra použitá varianta měření výkonu: átěž U [V] U[V] I[mA] P 1 [W] Cívka bez jádra 30 9,68 69,0, ,14 81,0, ,80 9,6 3, ,30 101,6 4, ,80 11,6 5,50 cívka s jádra použitá varianta měření výkonu: átěž U [V] U[V] I[mA] P 1 [W] Cívka s jádra 30 9,74 50,4 1, ,3 59,8 1, ,90 67,, ,40 76,4, ,80 85,8 3,50 paralelní kombinace kondenzátorů: použitá varianta měření výkonu: átěž U [V] U[V] I[mA] P 1 [W] Paralelní kombinace kondenzátorů 30 9,85 8,8 0, ,40 71,4 1, ,00 305,5 1, ,40 348,6 1, ,00 381,6,00

5 4. Výpočet výkonů spotřebovaných wattmetrem, voltmetrem, ampérmetrem a zátěží P 1 =P 1 -P WI P I 30 0,057 0,0010 1, ,0354 0,0013, ,0463 0,0017 3, ,0557 0,001 4, ,0685 0,005 5,490 átěž U [V] P WI [W] P I [V] Cívka bez jádra átěž U [V] P WI [W] P I [V] P 1 =P 1 -P WI P I 30 0,0137 0,0005 1,358 Cívka s jádrem 35 0,0193 0,0007 1, ,044 0,0009, ,0315 0,001, ,0398 0,0015 3,4588 P 1 =P 1 -P WI - P I 30 0,87 0,0105 0, ,3978 0,0147 0, ,5040 0,0187 0, ,656 0,043 0, ,7863 0,091 1,1845 átěž U [V] P WI [W] P I V] Paralelní kombinace kondenzátorů 5. Teoretický výpočet činného, zdánlivého a jalového výkonu symbolicko-komplexní metodou pro jednotlivé zátěží U 30 = = = 430,14 Ω I 0,069 P P = U I cosϕ cosϕ = = = 0,80031 U I 30 0,069 ϕ = 36,83 Q = U S = U I sinϕ = 30 0,069 sin(36,83) = 0,44VAr I = 30 0,069 =,05 VA átěž U [V] [Ω] I[A] P[W] Q[VAr] S[VA] Cívka bez jádra Cívka s jádrem ,14 0,0690 0,0010 0,44, ,83 0,0810 0,0013 0,73, ,60 0,096 0,0017 1,4 3, ,87 0,1016 0,001 0,97 4, ,15 0,116 0,005 1,57 5, ,08 0,0504 0,0005 0,83 1, ,13 0,0598 0,0007 1,17, ,75 0,067 0,0009 1,46, ,4 0,0764 0,001,40 3, ,07 0,0858 0,0015,60 4,36

6 Paralelní kombinace kondenzátorů ,46 0,88 0,0105 6,79 6, ,43 0,714 0,0147 9,56 9, ,93 0,3055 0,0187 1,16 1, ,4 0,3486 0,043 15,76 15, ,03 0,3816 0,091 18,97 19,08 rafy: v této úloze se nesestrojují žádné grafy hodnocení výsledků měření: jistili jsme, že při zapojení cívky s jádrem dává střídavý proud nižší výkon, než při zapojení cívky bez jádra. Tato skutečnost je dána nižší impedancí cívky bez jádra. To je dáno tím, že cívka bez jádra má vyšší indukčnost. Při zapojení kondenzátorů se činný výkon blížil k nule. Tato chyba byla způsobena ztrátou výkonu na proudové cívce wattmetru a ampérmetru.

Podobné dokumenty

1 Měření kapacity kondenzátorů

1 Měření kapacity kondenzátorů . Zadání úlohy a) Změřte kapacitu kondenzátorů, 2 a 3 LR můstkem. b) Vypočítejte výslednou kapacitu jejich sériového a paralelního zapojení. Hodnoty kapacit těchto zapojení změř LR můstkem. c) Změřte kapacitu