1. Część teoretyczna.
Ø Watomierz – budowa i zasada działania.
Bardzo rozpowszechnione jest stosowanie mierników elektrodynamicznych do pomiaru mocy. Cewkę nieruchomą łączy się szeregowo z odbiornikiem, przy czym przez cewkę tę płynie prąd równy prądowi pobieranemu przez odbiornik.
Schemat przyłączenia watomierza
Cewkę ruchomą włącza się równolegle do odbiornika, płynie przez nią prąd proporcjonalny do napięcia. Prąd = , gdzie - rezystancja cewki napięciowej watomierza. Kąt przesunięcia fazowego między prądami w obu cewkach jest równy kątowi fazowemu odbiornika . Odchylenie wskazówki wynosi więc: .
Na ogół cewki w watomierzach wykonuje się tak, aby był spełniony warunek: . Oznaczając stałe czynniki przez , otrzymamy
lub
Gdzie: P- moc czynna pobierana przez odbiornik,
- stała watomierza.
Stała watomierza wyraża moc w watach przypadająca na jedną działkę podziałki. Jest to współczynnik bardzo użyteczny przy watomierzach o kilku zakresach pomiarowych. Stałą watomierza wyznacza się dzieląc iloczyn zakresów prądowego i napięciowego przez liczbę działek podziałki.
Ø Pomiar mocy czynnej, biernej i pozornej.
Moc czynna – mierzymy w watach (W) tak jak moc prądu stałego. Moc czynna jest równa iloczynowi wartości skutecznych napięcia i prądu oraz współczynnika mocy cos φ. Moc czynną oznaczamy przez P.
P = UI cosφ
Moc bierna – jest iloczynem wartości skutecznych napięcia i prądu oraz sinusa kąta przesunięcia fazowego między prądem i napięciem. Moc bierna: Q = UI sinφ
Moc bierna mierzymy w warach (var).
Moc pozorna – jest największą wartością mocy czynnej w obwodzie przy cosφ = 1. Jednostką mocy pozornej jest woltoamper ().
Moc czynna, bierna i pozorna są związane zależnością:
Moce P,Q, S można przedstawić w postaci trójkąta prostokątnego o przyprostokątnych równych P i Q oraz przeciwprostokątnej S. Trójkąt ten nazywamy trójkątem mocy. Z trójkąta mocy wynika:
2. Obliczenia.
a) pomiary w obwodzie jednofazowym:
W układzie jak na rysunku zmierzyć wartości napięcia U prądu I oraz mocy czynnej P dla następujących obciążeń:
- czynnego/ rezystancja R,
- biernego indukcyjnego/ cewka L,
- biernego pojemnościowego/ kondensator C,
- mieszanego/ równoległe połączenie elementów, R, L, C.
Wyniki pomiarów zestawić w tabeli.
Schemat układu do pomiarów w obwodzie 1- fazowym prądu przemiennego.
Tabela 1.
Obciążenie
U
I
P
cosφ
V
A
W
R = 340
100
0,30
29,5
0,98
0,29
-8,85
200
0,36
8
0,11
0,04
-2,88
0
RLC
0,32
31
0,97
0,31
-9,92
Obliczyć wartości współczynnika mocy cos φ, składowej czynnej prądu i składowej biernej prądu
Przykładowe obliczenia:
Sporządzić wykresy wektorowe prądów i napięć dla każdego rodzaju obciążenia.
b) badanie układu do kompensacji mocy biernej:
W układzie jak na rysunku wykonać pomiary charakterystyk kompensacji I, P = f/C. Wyniki pomiarów zestawić w tabeli.
Schemat układu do kompensacji mocy biernej.
Tabela 2.
Lp.
C
wojtekklimczak1