Zadanie 03.pdf

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:

Grzejnik elektryczny, zainstalowany w ultratermostacie laboratoryjnym wypełnionym

wod Ģ , wł Ģ czany wył Ģ cznikiem W 1,

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 ,

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.

3.2.

URUCHOMIENIE UKŁADU POMIAROWEGO

Wł 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. Wł 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

nastawia

si ħ

napi ħ cie

wskazywane

przez

miernik

(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]

cos

P /

−

zmierzone

zmierzona

obliczona

obliczony

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

do zera . Wył Ģ czy ę zasilanie grzejnika termostatu

( W 1 przestawi ę w poz. HO).

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. Wł 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.

Wł 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).

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. Wł 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):

cos

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):

woltoamper [VA] (2)

moc bierna:

sin

−

war [War] (3)

(moc bierna jest zu Ň ywana na wytworzenie pola magnetycznego w maszynach elektrycznych)

Równania (1-3) wyja Ļ nia tzw. trójk Ģ t mocy:

S = U · I

sin

cos

Z powy Ň szych równa ı mo Ň na obliczy ę tzw. współczynnik mocy:

cos

(4)

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

ró 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).

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: