Střední průmyslová škola elektrotechnická Havířov
Zpráva o měření
Úloha: Měření výkonu Schéma zapojení:
Třída: 3.C Skupina: 3 Zpráva číslo: 8 Den: 06.04.2006 Seznam měřících přístrojů: 3x R 52 Ohmů Lutron DW 6090 3x Metex M-3660D 1x Metex M-3650B 1x Indukční zátěž(transformátor) 2x Ručičkové wattmetry 1x Metex M-4650
Učitel: Ing. Kamínková Jméno: Známka:
Zadání:
a) Změřte závislost činného příkonu do ohmického odporu na napětí. b) Změřte činný, zdánlivý a určete jalový výkon v jenofázovém obvodu s R - L zátěží. c) Pomocí Aronova zapojení změřte výkon trojfázového souměrného A nesouměrného spotřebiče. d) Změřte příkon a spotřebu el. spotřebiče.
Teoretický rozbor: Měření výkonu v 3-fázové soustavě: Činný výkon v 3-fázové soustavě je dán vztahy: P=3UIcosj (U, I–fázové hodnoty) a P=√3UIcosj (U, I–síťové hodnoty(jedna fázový a druhá sdružená)) Metody měření v 3-fázové soustavě: 1.Zapojení se 3 wattmetry–vhodné pro souměrné i nesouměrné spotřebiče, není-li přístupný nulový uzel, vytvoří si napěťové cívky wattmetrů umělou nulu. 2.Zapojení s 1 wattmetrem a vyvedeným nulovým uzlem–vhodné pro souměrné soustavy 3.Zapojení s jedním wattmetrem a umělou nulou-jsou pro souměrné soustavy, není-li přístupný nulový uzel spotřebiče 4.Zapojení se dvěma wattmetry-Aronovo zapojení-vhodné pro souměrné i nesouměrné soustavy, ale nesmí být spojen uzel zdroje s uzlem spotřebiče(pro 3 vodičové soustavy) Měření výkonu stejnosměrného proudu(SS): Výkon SS proudu je roven součinu U na svorkách a I procházejícího spotřebičem. Nepřímo lze tedy výkon SS I měřit voltmetrem a ampérmetrem. Pro měření SS I lze použít wattmetry za stejných podmínek jako pro měření výkonu ST. Měření činného výkonu střídavého proud (ST): Činný výkon ST I se měří elektromechanickými nebo elektronickými wattmetry. Wattmetr měří vždy spotřebu zátěže zvětšenou o spotřebu napěťového nebo proudového obvodu wattmetru. Měření jalového výkonu: Jalový výkon lze určit nepřímou metodou ze současného činného výkonu, napětí a proudu, cosj=P/UI, sinj=√(1-cos2j), Q=UIsinj. Přímo lze jalový výkon měřit var metry nebo wattmetry v umělém zapojení. Je-li zátěž induktivní, musí se napětí na napěťové cívce zpožďovat o 90°, u zátěže kapacitní předbíhat. Měření jalového výkonu 3-fázové soustavy: V případě souměrné 3-fázové soustavy lze vždy najít dvojice fázových a sdružených U se vzájemným fázovým posuvem 90°. Postup měření: a) 1. Proveďte zapojení dle schématu, Rz = 100 W. 2. 3. 4. 5.
Měření proveďte s elektromechanickým wattmetrem. Napětí měňte v rozsahu 0 - 50 V po 10 V. Měření začněte od max. hodnoty, tj. od 50 V. Vhodně přepínejte rozsahy wattmetru. Zapište Rv a Rnc.
b) 1. Proveďte zapojení dle schématu, použijte elektronický wattmetr Lutron DW 6090. Jako indukčnost v zátěži použijte vinutí transformátoru mezi svorkami 15 - 16, Rz = 42 W. 2. Měření proveďte při napětí 50 V, 40 V, 30 V, 20 V. c) 1. Proveďte zapojení dle schématu Rz1 = Rz2 = Rz3 = 52 W. 2. Nastavte napětí 50 V. 3. Proveďte měření se souměrnou zátěží. 4. Odpor zátěže jedné fáze snižujte tak, aby jí protékal proud I = 1 A a odečtěte Údaje ze všech přístrojů. 5. Zapište Rv a Rnc.
d) 1. Pomocí digitálního multimetru Metex M 4650 změřte příkon projektroru v režimech se zapnutým světlem a zvlášť se zapnutým ventilátorem. 2. Změřte spotřebu projektoru a cenu za spotřebovanou energii za dobu 20 min při jeho plném rovozu. 3. Z naměřených údajů určete spotřebu a cenu el.energie ve vaší třídě za 1 týden. Dobu provozu projektoru odhadněte. Tabulky: a) U (V)
I P (mA) a (d) k (W/d) (W)
Rv
Rnc
(kW)
(kW)
Omp Ps OmI Is R (kW) (W) (W) (mA) (mA)
P - naměřený příkon Rv - odpor voltmetru
Omp - oprava výkonu na chybu metody
Rnc - odpor napěťové cívky wattmetru
OmI
R - paralelní kombinace Rv a Rnc
Ps - skutečný příkon spotřebiče
(spotřeba přístrojů) - oprava proudu na chybu metody
Is - skutečný proud spotřebiče b) U (V)
I (A)
P (W)
S (VA)
Q (var)
cosj (-)
j (°)
U1
I1
I2
I3
P1
P2
Rv
(V)
(A)
(A)
(A)
(W)
(W)
(kW)
c) Rnc
Pw1 Pw2
Pv
(kW) (W) (W) (W)
Omp
Ps
(W)
(W)
P - naměřený příkon P = P1 + P2 Pw1, Pw2 - příkony napěť.cívek wattmetrů Pv - příkon voltmetru Omp - oprava příkonu na chybu metody (spotřeba měřídel) Omp = Pw1 + Pw2 + Pv Ps - skutečný příkon spotřebiče
Ps = P - Omp
Tabulka: a)
b)
Rv
I (A) 0,54 0,43 0,32 0,21 0,1 0
P a (d) k (W/d) 56 0,5 71,5 0,25 41 0,25 18 0,25 5 0,25 0 0,25
(W) 28 17,88 10,25 4,5 1,25 0
U (V) 50 40 30 20
I (A) 0,69 0,48 0,33 0,23
P (W) 29 16 8 4
S (VA) 34,5 19,2 9,9 4,6
Q (var) 25,459 14,038 7,032 3,456
cosj (-) 0,83 0,82 0,79 0,85
j (°) 33,9 34,9 37,8 31,8
I3
P1
P2
Rv
(A) 0,6
(W) 25
(W) 25
P1
P2
c) Souměrný spotřebič: U1 I1 I2 (V) 50,3
(A) 0,505
(A) 0,55
Nesouměrný spotřebič: U1 I1 I2 I3
d)
Rnc
U (V) 50 40 30 20 10 0
R (kOhm) (kOhm) (kOhm) 10000 5 4,998 10000 5 4,998 10000 5 4,998 10000 5 4,998 10000 5 4,998 10000 5 4,998
Rnc
(kOhm) (kOhm) 10000 2
Rv
(V) 50,3
(A) 0,590
(A) 0,94
(A) 0,78
(W) 12,5
(W) 20,5
U (V) 217
Is Iv (A) (A) 2,680 0,154
Ps (W) 577
Pv (W) 11,6
jv (°) 69,5
cena (Kč) za 15 min. spotřeba (kWh) za 15 min.
0,4 0,14
cena (Kč) za 20 hod. spotřeba (kWh) za 20 hod.
32 11,2
Rnc
(kOhm) (kOhm) 10000 2
Omp
Ps
OmI
(W) (W) (mA) (mA) 0,500 27,500 0,010 0,530 0,320 17,555 0,008 0,422 0,180 10,070 0,006 0,314 0,080 4,420 0,004 0,206 0,020 1,230 0,002 0,098 0,000 0,000 0,000 0,000
Pw1
Pw2
Pv
Omp
Ps
(W) 1,27
(W) 1,27
(W) 0
(W) 2,53
(W) 47,47
Pw1
Pw2
Pv
Omp
Ps
(W) 1,27
(W) 1,27
(W) 0
(W) 2,53
(W) 30,47
js (°) 8
Grafy:
Ps=f(U) 27,500 25,000 22,500
Výkon (W)
20,000 17,500 15,000 Sloupec K
12,500 10,000 7,500 5,000 2,500 0,000 50
40
30
20
Napětí (V)
10
Is
0
Zhodnocení: V tomto měření jsme se seznámili s měřením výkonu ve střídavé soustavě 1-fázové i 3-fázové. Seznámili jsme se s měřením pomocí klasických wattmetrů a pomocí elektronického wattmetru. Měření pomocí elektronického wattmetru bylo mnohem pohodlnější, protože všechny hodnoty(Proud, účiník, výkon a napětí) byly zobrazeny na displeji.
