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 параметри Заводський номер, рік випуску  1. вольтметр  300 В 0,5 Rv = 10кОм 1957р, АСТВ  2. амперметр  0,5 А 0,5  1987р, Э538  3. ватметр  750 Вт 0,5 Ruw=100кОм 1988р, Д5065   Висновок: У даній лабораторній роботі я вивчала вимірювання потужності споживачів в однофазних колах змінного струму. Я навчилася вимірювати потужність із використанням вимірювального трансформатора, а саме вимірювального трансформатора струму.