Zadanie 03.pdf

(307 KB) Pobierz
3.
CZYNNA I BIERNA MOC PR ġ DU ELEKTRYCZNEGO
Cel zadania: Poznanie sposobów mierzenia czynnej i biernej mocy przemiennego pr Ģ du
elektrycznego w obwodach elektrycznych z grzejnikiem, transformatorem i silnikiem.
3.1.
UKŁAD POMIAROWY
Schemat układu pomiarowego przedstawiono na rys. 3.1. Podstawowym elementem
układu jest autotransformator zasilaj Ģ cy At , pozwalaj Ģ cy na płynne, r ħ czne nastawianie napi ħ cia
zasilaj Ģ cego. Zasilanie autotransformatora wł Ģ cza wył Ģ cznik Ws , a wł Ģ czenie sygnalizuje
lampka S .
Rys. 3.1. Schemat układu pomiarowego
Jako obci ĢŇ enie autotransformatora zastosowano trzy rodzaje odbiorników:
1.
Grzejnik elektryczny, zainstalowany w ultratermostacie laboratoryjnym wypełnionym
wod Ģ , wł Ģ czany wył Ģ cznikiem W 1,
2.
Transformator
obni Ň aj Ģ cy
napi ħ cie,
zasilaj Ģ cy Ň arówk ħ
halogenow Ģ
zainstalowan Ģ
w rzutniku pisma, wł Ģ czany wył Ģ cznikiem W 2 ,
3.
Silnik elektryczny, zainstalowany w młynku Ň arnowym, wł Ģ czany wył Ģ cznikiem W 3 .
Parametry elektryczne urz Ģ dze ı podł Ģ czanych do autotransformatora zasilaj Ģ cego mierz Ģ
trzy mierniki − woltomierz, amperomierz i watomierz, zainstalowane w tzw. walizce monterskiej.
1348711470.045.png 1348711470.046.png 1348711470.047.png 1348711470.048.png 1348711470.001.png
2
3.2.
URUCHOMIENIE UKŁADU POMIAROWEGO
Ģ czy ę zasilanie układu pomiarowego wył Ģ cznikiem Ws (na wtyczce sieciowej przy
Ļ cianie), powinna za Ļ wieci ę si ħ lampka sygnalizacyjna S . Pokr ħ tłem autotransformatora At
nastawi ę napi ħ cie wskazywane przez miernik U na warto Ļę 0 V.
3.3.
POMIARY MOCY CZYNNEJ I BIERNEJ GRZEJNIKA ELEKTRYCZNEGO
Sprawdzi ę czy zbiornik termostatu jest napełniony wod Ģ , kontroluj Ģ c poło Ň enie wska Ņ nika
pływakowego WP (powinna by ę widoczna kreska na pr ħ cie pływaka). W razie w Ģ tpliwo Ļ ci
poprosi ę laboranta. Ģ czy ę zasilanie grzejnika termostatu wył Ģ cznikiem W 1 (przekr ħ ci ę do
pozycji H4), wył Ģ czniki W 2 rzutnika pisma i W 3 młynka Ň arnowego w pozycji wył Ģ czonej .
Pokr ħ tłem
autotransformatora
At
nastawia
si ħ
napi ħ cie
wskazywane
przez
miernik
U
(zakres pomiarowy 300 V).
Przygotowa ę trzy tabelki wg poni Ň szego wzoru:
Tabele 3.1-3.3. Wyniki pomiarów mocy czynnej i biernej
moc pozorna S [VA]
moc bierna Q [War]
cos j
napi ħ cie U [V]
nat ħŇ enie I [A]
moc czynna P [W]
S
=
U
×
I
cos
j
=
P /
S
Q
=
S
2
P
2
zmierzone
zmierzone
zmierzona
obliczona
obliczona
obliczony
0
40
60
80
.
.
200
Wypełnia ę pierwsz Ģ tabelk ħ , ustawiaj Ģ c napi ħ cie U zasilaj Ģ ce grzejnik (zakres pomiarowy
0…300 V) na kolejne warto Ļ ci pokazane w pierwszej kolumnie tabelki − 0, 40, 60, 80 i dalej
co 20 V a Ň do 200 V), odczytuj Ģ c wskazania mierników nat ħŇ enia pr Ģ du I płyn Ģ cego w obwodzie
(w amperach A − zakres pomiarowy 0…5 A) oraz mocy czynnej P pobieranej przez grzejnik
(w watach W − wskazania watomierza mno Ň y ę przez 20). Po zako ı czeniu pomiarów pokr ħ tłem
autotransformatora zmniejszy ę napi ħ cie
U
do zera . Wył Ģ czy ę zasilanie grzejnika termostatu
( W 1 przestawi ę w poz. HO).
1348711470.002.png 1348711470.003.png 1348711470.004.png 1348711470.005.png 1348711470.006.png 1348711470.007.png 1348711470.008.png 1348711470.009.png 1348711470.010.png 1348711470.011.png 1348711470.012.png 1348711470.013.png 1348711470.014.png 1348711470.015.png 1348711470.016.png 1348711470.017.png 1348711470.018.png 1348711470.019.png 1348711470.020.png 1348711470.021.png 1348711470.022.png 1348711470.023.png 1348711470.024.png 1348711470.025.png 1348711470.026.png 1348711470.027.png 1348711470.028.png 1348711470.029.png 1348711470.030.png 1348711470.031.png 1348711470.032.png 1348711470.033.png 1348711470.034.png 1348711470.035.png 1348711470.036.png 1348711470.037.png 1348711470.038.png 1348711470.039.png 1348711470.040.png 1348711470.041.png
3
3.4.
POMIARY MOCY CZYNNEJ I BIERNEJ TRANSFORMATORA
OBCI ġņ ONEGO ņ ARÓWK ġ
Sprawdzi ę , czy napi ħ cie wskazywane przez miernik U ma warto Ļę 0 V. Ģ czy ę zasilanie
transformatora obci ĢŇ onego Ň arówk Ģ halogenow Ģ zainstalowan Ģ w rzutniku pisma wył Ģ cznikiem W 2 ,
wył Ģ czniki W 1 ultratermostatu i W 3 młynka Ň arnowego w pozycji wył Ģ czonej .
Wypełnia ę drug Ģ tabelk ħ , ustawiaj Ģ c napi ħ cie U zasilaj Ģ ce rzutnik (zakres pomiarowy
0…300 V) na kolejne warto Ļ ci pokazane w pierwszej kolumnie tabelki − 0, 40, 60, 80 i dalej
co 20 V a Ň do 200 V), odczytuj Ģ c wskazania mierników nat ħŇ enia pr Ģ du I płyn Ģ cego w obwodzie
(zakres pomiarowy 0…5 A) oraz mocy czynnej P pobieranej przez grzejnik (wskazania watomierza
mno Ň y ę przez 20). Po zako ı czeniu pomiarów pokr ħ tłem autotransformatora zmniejszy ę napi ħ cie U
do zera . Wył Ģ czy ę zasilanie rzutnika wył Ģ cznikiem W 2 .
3.5.
POMIARY MOCY CZYNNEJ I BIERNEJ SILNIKA ELEKTRYCZNEGO
BEZ OBCI ġņ ENIA
Ze wzgl ħ du na wymóg startu silnika w młynku Ň arnowym przy pełnym napi ħ ciu zasilania,
w tym punkcie zadania pomiary zostan Ģ wykonane od napi ħ cia najwy Ň szego do najni Ň szego (ale nie
do zerowego!). Silnik nie jest obci ĢŇ ony, poniewa Ň młynek nie wykonuje funkcji mielenia.
Pokr ħ tłem autotransformatora ustawi ę napi ħ cie wskazywane przez miernik U na warto Ļę
200 V.
Ģ czy ę zasilanie młynka Ň arnowego wył Ģ cznikiem W 3 (wcisn Ģę przycisk „I” z boku
młynka), wył Ģ czniki W 1 ultratermostatu i W 2 rzutnika pisma w pozycji wył Ģ czonej .
Wypełnia ę trzeci Ģ tabelk ħ , ustawiaj Ģ c napi ħ cie U zasilaj Ģ ce rzutnik na kolejne warto Ļ ci 200,
180, 160 V i dalej w dół co 20 V a Ň do 80 V . Odczytywa ę wskazania mierników nat ħŇ enia pr Ģ du I
płyn Ģ cego w obwodzie (zakres pomiarowy 0…5 A) oraz mocy czynnej P pobieranej przez grzejnik
(wskazania watomierza mno Ň y ę przez 20). Po zako ı czeniu pomiarów pokr ħ tłem autotransformatora
zmniejszy ę napi ħ cie U do zera . Wył Ģ czy ę zasilanie silnika wył Ģ cznikiem W 3 (wcisn Ģę przycisk „O”
z boku młynka).
4
3.6.
PRZEKŁADNIA NAPI Ħ CIOWA I PR ġ DOWA TRANSFORMATORA
Sprawdzi ę , czy napi ħ cie wskazywane przez miernik U ma warto Ļę 0 V. Ģ czy ę zasilanie
transformatora zainstalowanego w rzutniku pisma wył Ģ cznikiem W 2 , wył Ģ czniki W 1 grzejnika
ultratermostatu i W 3 młynka Ň arnowego w pozycji wył Ģ czonej.
Nastawiaj Ģ c pokr ħ tłem autotransformatora napi ħ cie U = U p zasilaj Ģ ce pierwotne uzwojenie
transformatora Ň arówki rzutnika (w walizce monterskiej) na warto Ļ ci: 0, 40, 60, 80 i dalej co 20 V
a Ň do 200 V, odczytywa ę wskazania miernika nat ħŇ enia pr Ģ du I = I p płyn Ģ cego w obwodzie
pierwotnym (w walizce monterskiej) oraz napi ħ cia i nat ħŇ enia w obwodzie wtórnym transformatora
(mierniki laboratoryjne wskazuj Ģ ce warto Ļ ci U w i I w ). Uwa Ň a ę na zakresy pomiarowe mierników!
Po zako ı czeniu pomiarów pokr ħ tłem autotransformatora zmniejszy ę napi ħ cie U do zera i wył Ģ czy ę
wył Ģ cznikiem W 2 zasilanie rzutnika pisma.
3.7.
ZAKO İ CZENIE ZADANIA
Sprawdzi ę , czy napi ħ cie wskazywane przez miernik U ma warto Ļę 0 V. Sprawdzi ę , czy
wył Ģ czniki W 1 , W 2 i W 3 znajduj Ģ si ħ w pozycji wył Ģ czonej . Wył Ģ czy ę zasilanie autotransformatora
zasilaj Ģ cego At wył Ģ cznikiem W s .
OPRACOWANIE WYNIKÓW DO ĺ WIADCZE İ
3.8.
3.8.1. RODZAJE MOCY OBWODACH PR ġ DU PRZEMIENNEGO
Rodzaje mocy pobieranej z sieci pr Ģ du przemiennego przez Ņ ródła o charakterze czynnym
(rezystancyjnym) i biernym (indukcyjnym) przedstawiaj Ģ wzory:
moc czynna (zu Ň ywana):
P
=
U
×
I
×
cos
j
wat [W] (1)
gdzie j jest k Ģ tem przesuni ħ cia fazy mi ħ dzy napi ħ ciem i nat ħŇ eniem pr Ģ du
(w obwodach pr Ģ du stałego cos j = 1)
moc pozorna (pobierana):
S
=
U
×
I
woltoamper [VA] (2)
2
2
moc bierna:
Q
=
S
×
sin
j
=
S
P
war [War] (3)
(moc bierna jest zu Ň ywana na wytworzenie pola magnetycznego w maszynach elektrycznych)
1348711470.042.png 1348711470.043.png
5
Równania (1-3) wyja Ļ nia tzw. trójk Ģ t mocy:
S = U · I
Q
=
U
×
I
×
sin
j
j
P
=
U
×
I
×
cos
j
Z powy Ň szych równa ı mo Ň na obliczy ę tzw. współczynnik mocy:
P
cos
j
=
(4)
S
3.8.2. MOC CZYNNA I BIERNA GRZEJNIKA ELEKTRYCZNEGO
Korzystaj Ģ c z wyników do Ļ wiadcze ı z punktu 3.3 sporz Ģ dzi ę wykres zale Ň no Ļ ci I = f( U ).
Z wzoru (2) obliczy ę dla wszystkich badanych napi ħę moc pozorn Ģ S pobieran Ģ przez grzejnik
z sieci pr Ģ du przemiennego. Poniewa Ň grzejnik nie stanowi indukcyjnego obci ĢŇ enia sieci, wi ħ c
w tym przypadku moc pozorna S powinna mie ę warto Ļę zbli Ň on Ģ do mocy czynnej P . W zwi Ģ zku
z tym moc bierna b ħ dzie prawie zerowa i współczynnik mocy cos j b ħ dzie zbli Ň ony do 1.
3.8.3. MOC CZYNNA I BIERNA POBIERANE PRZEZ TRANSFORMATOR
OBCI ġņ ONY ņ ARÓWK ġ
Korzystaj Ģ c z wyników do Ļ wiadcze ı z punktu 3.4, obliczy ę z wzoru (2) dla wszystkich
badanych napi ħę moc pozorn Ģ S pobieran Ģ przez transformator z sieci pr Ģ du przemiennego. Poniewa Ň
transformator stanowi indukcyjne obci ĢŇ enie sieci, wi ħ c w tym przypadku moc pozorna S powinna
Ň ni ę si ħ od mocy czynnej P .
Z wzoru (3) obliczy ę dla wszystkich badanych napi ħę moc biern Ģ Q pobieran Ģ przez
transformator. Z wzoru (4) obliczy ę dla wszystkich badanych napi ħę współczynnik mocy cos j.
We wspólnym układzie współrz ħ dnych sporz Ģ dzi ę wykresy zale Ň no Ļ ci I = f( U ), Q = f(U)
oraz j = f(U).
1348711470.044.png
Zgłoś jeśli naruszono regulamin