Міністерство освіти і науки України
Національний Університет “Львівська політехніка”
Кафедра ІВТ
Звіт до лабораторної роботи №3
з курсу “Метрологія та вимірювання електричних, магнітних і неелектричних величин”
на тему “Вимірювання потужності споживачів в однофазних колах змінного струму”
Варіант № 3
Мета роботи: вивчити основні методи вимірювання потужності споживачів в однофазних колах змінного струму та набути практичних навиків у використанні відповідних засобів вимірювань.
Задача:
Виходячи із приблизних значень потужності Pxn, напруги Uxn, струму Ixn і коефіцієнта потужності cos φxn однофазного споживача вибрати оптимальні характеристики ватметра (клас точності, границі вимірювання напруги Ukw і струму Ikw, номінальне значення коефіцієнта потужності cos φkw ) і схему вимірювання потужності споживача, які забезпечили б вимірювання потужності з похибкою δpx.гр., що не перевищує заданого значення δpx.доп.
Вибратиамперметр і вольтметр (систему, границі вимірювання і клас точності) для вимірювання сили струму та напруги в колі споживача.
Розв’язок задачі:
Pxn = 63 Вт
Uxn = 220 В
cos φxn = 0,98
δpx.доп. = ±2,0 %
Ixn = = = 0,29 (А)
Ukw = 300 В – границя вимірювання ватметра за напругою
Ikw = 2,5 А – границя вимірювання ватметра за струмом
cos φнw = 1 – номінальний коефіцієнт потужності ватметра
Pkw = Ukw * Ikw * cos φнw = 300*2.5*1 = 750 (Вт)
Клас точності вибираємо 0,5.
Iн = 0,5 А – границя вимірювання для амперметра
Uн = 300 В – границя вимірювання для вольтметра
Клас точності амперметра вибираємо 0,5.
Клас точності вольтметра вибираємо 0,5.
Систему амперметра і вольтметра вибираємо магнітоелектричну.
δp = γ* = 0.5* = 6 %
6% > 2.0%
Тому вибираємо схему з ВТС (вимірювальним трансформатором струму).
I1н = 0,5 А, І2н = 5А – номінальні струми ВТС
КІн = I1н / І2н = 0,5/5 = 0,1 – номінальне значення коефіцієнта трансформації ВТС
ІА = Ixn / КІн = 0.29/0.1 = 2.9 (A)
δw.гр. = γ* = 0.5* = 0.6%
δ’ = ±34*γ* cos φнw = ±17
δφ.гр. = ±(0,03*( δ’+ δІ’)*tg φ) =±(0.03*(17+8)*0.01) = ±0.0075
δPx.гр. = ±(0.6%+0.2%+0.0075%) =± 0.8%
±0.8% < ± 2%
Схема експерименту:
ВТС
Л1 Л2 І Іх
С
И1 И2 Iuw П
* О
ІА * Iv Ж
U А W V Ux И
В
А
Ч
Схема вимірювання потужності однофазного споживача змінного струму з використанням вимірювального трансформатора струму.
Таблиця результатів:
Nv
Cv,
B
Uv,
B
NA
CA,
A
IA,
A
КІн,
A/A
Ix,
A
Nw
Cw,
Вт
110
300/150
220
61
5/100
3.05
0.5/5
0.305
140
5
Pw,
Вт
Р,
Вт
Rv,
Ом
Ruw,
Ом
Pv,
Вт
Puw,
Вт
Рпр,
Вт
Рх,
Вт
Іv,
A
700
70
10000
100000
4.84
0.484
5.324
64.7
0.022
Iuw,
A
Sx,
B*A
cos φx
Qx,
BAP
δw.гр.
%
fI,
%
δ’
мін
δІ’
мін
δφ.гр.,
%
0,0022
61.7
0.96
17.45
0.58
±0.2
±17
±8
±0.0075
δрх.гр.,
%
∆Рх.гр.,
Вт
Результат вимірювання
Рх±∆Рх.гр., Вт
±0.79
0,5
64,7 ± 0,5
Uv = Nv * Cv = 110 * (300/150) = 220 (B)
IA = NA * CA = 61 * (5/100) = 3.05 (A)
I = IA * КІн = 3.05 * 0.1 = 0.305 (A)
Pw = Nw * Cw = 140 * 5 = 700 (Вт)
P = Pw * КІн = 700 * 0.1 = 70 (Вт)
Pv = = = 4.84 (Вт)
Puw = = = 0.484 (Вт)
Pпр = Pv + Puw = 4,84 + 0,484 = 5,324 (Вт)
Рх = Р – Рпр = 70-5,324 = 64,7 (Вт)
Iv = Ux / Rv = 0.022 (A)
Iuw = Ux / Ruw = 0.0022 (A)
Sx = Ux*Ix = 220*0.305 = 61.7 (B*A)
cos φx = Px / (Ux*Ix) = 0.96
Qx = Ux*Ix*sin φx = 17.45 (BAP)
δPx.гр. = ±(δw.гр. + fI + δφ.гр.)
Ми врахували споживання потужності приладами Рпр, тому методична похибка відсутня.
δw.гр. = γ* = 0.5* = 0.58 %
δφ.гр. = ±(0,03*( δ’+ δІ’)*tg φ) =±(0.03*(17+8)*0.01) = ±0.0075
δ’ = ±34*γ* cos φнw = ±17
δPx.гр. = ±(0.58%+0.2%+0.0075%) =± 0.79%
∆Рх.гр = (δPx.гр.* Рх) / 100 = ±(0.79*64.7) / 100 = 0.5 (Вт)
Технічні характеристики приладів:
№
Назва засобу вимірювання
Система
Границі вимірювання
Клас точності
Допоміжні па...
