Міністерство освіти і науки України
Національний університет "Львівська політехніка"
Кафедра метрології та стандартизації
Лабораторна робота 3
" Вимірювання потужності споживачів в однофазних колах змінного струму "
Львів 2010
Мета роботи: вивчити основні методи вимірювання потужності споживачів в однофазних колах змінного струму та набути практичних навиків у використанні відповідних засобів вимірювань.
Завдання:
Вивчити особливості вимірювання потужності в однофазних колах змінного струму, основні технічні характеристики ватметрів електро- та феродинамічної системи та вимірювальних трансформаторів струму.
Скласти схему та виконати вимірювання потужності споживача за допомогою даних приладів.
За результатами експерименту обчислити значення активної Px, повної Sx і реактивної Qx потужностей, а також коефіцієнта потужності споживача.
Обчислити граничне значення відносної похибки вимірювання активної потужності .
Задача.
Виходячи із приблизних значень потужності Рхп, напруги Uхп, струму Іхп і коефіцієнта потужності однофазного споживача вибрати оптимальні характеристики ватметра (клас точності, границі вимірювання напруги Ukw і струму Ikw номінальне значення коефіцієнта потужності ) і схему вимірювання потужності споживача, які забезпечили б вимірювання потужності з похибкою , що не перевищує заданого значення .
Вибрати амперметр і вольтметр(систему, границю вимірювання і клас точності) для вимірювання сили струму та напруги у колі споживача.
Теоретичні відомості.
Для вимірювання активної потужності в однофазних колах змінного струму на частотах до 10 кГц використовують електродинамічні та феродинамічні ватметри. А на вищих частотах – термоелектричні та електронні ватметри.
Найпоширеніші однофазні лабораторні ватметри мають такі характеристики:
Ukw=30; 75; 150; 300; 450; 600 B.
I kw=0.1; 0.2; 0.5; 1; 2.5; 5; 10 A.
Cos=1. 0.2 0.5
Основні формули:
Потужність виміряна ватметром: Рw=Cw*Nw;
Sx=Ux*Ix- повна потужність;
Струм споживача - , де І=Іа А;
- косинус кута зсуву;
- струм споживаний вольтметром;
- струм споживаний колом напруги ватметра;
- коефіцієнт потужності споживача;
- реактивна потужність;
P=Pw*K1н;
I=Ia*K1н;
Px=P-(Pw+Puw)=P- Pпр – потужність споживача;
- граничне значення відносної похибки вимірювання активної потужності Р.
Граничні значення похибок вимірювальних трансформаторів струму.
Клас точності ВТС
Значення вторинного струму(Іа) в % від номінального(І2н)
Граничні значення похибок:
Навантаження вторинної обмотки в % від номінального
Струмової %
Кутової ,мін
0,1
10
20
100 - 200
0,25
0,2
0,1
10
8
5
25……….100
0,2
5
20
100 - 120
0,75
0,32
0,2
30
15
10
25……….100
Результати вимірювання потужності однофазного споживача:
Nv
Cv
Uv
Na
Ca
Ia
KIH
I
Nw
Cw
-
В
В
-
А
А
А/А
А
-
Вт
126
1
126
83
0,05
2,075
0,1
0,2075
98
2,5
Pw
P
cosφ
Rv
Ruw
Pv
Puw
Pпр
Px
Iv
Вт
Вт
-
Ом
Ом
Вт
Вт
Вт
Вт
А
245
24,5
1
2,5
50
6,35
0,032
6,39
18,1
0,05
IuW
IX
SX
Qx
м
f1
мін
’мін
cоs x
А
А
ВА
Вар
%
%
%
%
%
-
0,0025
0.159
20,03
6,99
0,6
0,2
8
0,937
p.гр
p.х.гр
Pх
PхPх
%
%
Вт
Вт
0,57
№ п/п
Назва засобу вимірювання
Система
Границя вимірювань
Клас точності
Допоміжні параметри
Заводський номер та рік виготовлення
1
Амперметр
А
2,5
0,5
0,016Ом
№ 5696 1987р
2
Вольтметр
А
150
0,5
2,5 кОм
№ 167084 1954р
3
Ватметр
А
150
0,5
25 кОм
№ 3209
1954р
Результати розрахунків:
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
Висновок: на цій лабораторній роботі я визначив потужність, споживану споживачем Вт, абсолютну похибку визначення потужності Вт, використав схему вимірювання потужності з використанням ВТС. Також визначив потужності, споживані вольтметром (0,22 Вт) і ватметром (0,0318 Вт). В даному випаду велику методичну похибку спричиняє велика відносно до потужності споживача споживана потужність приладів через малий внутрішній опір.