Лабораторная работа № 10. Методические рекомендации.

ОП. 02 Электротехника и электроника
РАЗДЕЛ 6. Приборы измерения мощности, энергии, формы сигнала
Тема 6.1. Приборы и методы измерения мощности и энергии
Наименование занятия	Измерение мощности в цепях переменного тока.
Цели занятия:	познавательная	1. Углубить теоретические знания по устройству и принципу работы приборов электродинамической и электромагнитной систем. 2. Научиться собирать схемы для измерения мощности в цепях переменного тока. 3. Научится читать шкалы приборов, определять цену деления приборов. 4. Научиться снимать и анализировать полученные данные. 5. Научится пользоваться многопредельным трехфазным ваттметром. 6. Научиться рассчитывать погрешности.
Общие компетенции	ОК 2. Организовывать собственную деятельность, определять методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество. ОК 3. Решать проблемы, оценивать риски и принимать решения в нестандартных ситуациях. ОК 4. Осуществлять поиск, анализ и оценку информации, необходимой для постановки и решения профессиональных задач, профессионального и личностного развития. ОК 9. Быть готовым к смене технологий в профессиональной деятельности.
Норма времени	2 часа
Оснащение лабораторного занятия	1. Амперметр - 4 шт. 2. Вольтметр – 1 шт. 3. Ваттметр – 3 шт. 4. Лампа накаливания 9 шт.. Uн = 220 В, Рн – 60 Вт.. 5. Мультиметр – 1шт.
Особые правила техники безопасности и охраны туда	При выполнении работы подача напряжения на схему разрешается после проверки преподавателем.
Литература	1. Шишмарев В.Ю. Электрорадиоизмерения М.: Академия, 2004. 2. Кравцов А.В. Метрология м электрические измерения. М. Колос, 1999. 3. Панфилов ВА. Электрические измерения М.: Академия, 2004. 4. Малиновский ВН. Электрические измерения. М. Энергоиздат, 1992.

 

Методические рекомендации.

Для измерения мощности в цепи переменного тока используют приборы электродинамической системы:

 

 

Произведение двух токов в выражении вращающего момента является основой для построения ваттметров на основе ЭД механизмов. Если в одной катушке ток равен току, текущему в нагрузку, а во второй катушке ток пропорционален напряжению на нагрузке, то показания прибора будут пропорциональны активной мощности. Схема включения ваттметра показана на рис. 1. Цепь катушки напряжения содержит элементы частотной коррекции (конденсатор С и резистор R_д). Неподвижная катушка 1, включаемая в цепь нагрузки последовательно, называется последовательной цепью ваттметра, подвижная катушка 2 (с добавочным резистором), включаемая параллельно нагрузке — параллельной цепью.

Для измерения мощности в трехфазной цепи может быть использован однофазный ваттметр. Измерение активной мощности в симметричной трехфазной системе при равномерной нагрузке может быть осуществлено измерением мощности в одной любой фазе с последующим умножением на три полученных значения.

Активная мощность Р трехфазного тока равна сумме мощностей каждой фазы:

 

Р = I_1*U_1*cosj₁ + I_2*U_2*cosj₂ + I_3*U_3*cosj₃ (1)

 

где: I₁, I₂, I₃ - фазные токи;

U₁, U₂, U₃ - фазные напряжения;

j_1,j_{2 ,}j₃ - углы сдвига фаз между I₁ и U₁, I₂ и U₂, I₃ и U_3.

 

Для симметричной трехфазной системы при равномерной нагрузке фаз выражение имеет вид:

Р = 3* I_ф *U_{ф *} cosj= √3* I_ф *U_{ф *} cosj (2)

где: I_ф - фазный ток;

U_ф - фазное напряжение;

I_л - линейный ток;

U_л – фазное напряжение;

j - углы сдвига фаз между токами и соответствующими напряжениями.

 

Рис. 1. Схема включения ваттметра (а) и векторная диаграмма (б)

 

 

Рис. 2. Схемы измерения активной мощности трехфазного переменного тока двумя ваттметрами,токовые обмотки включены в фазы А и С;

 

Для измерения мощности в трехфазной несимметричной цени используют
методы двух ваттметров.

Пример включения ваттметров в этом случае показан на рис. 8.3.

 

Р = I_1*U_AB *cos (30°+j)+ I_3*U_AC *cos (30°- j); (3)

 

Р = Р_W1 - Р_{W 2}. (4)

 

Рис 3. Схема измерения активной мощности двумя ваттметрами в трех фазной трехпроводной сети.

Ход работы

1. Заполните таблицу 1.

 

Таблица 1.8.1 Сведения об электроизмерительных приборах

№	Название прибора	Система прибора	Измеряемая величина	Единицы измерения	Пределы измерения	Цена деления	Класс точности

 

 

1. Соберите электрическую схему как показано на рисунке 4:

 

 

Рис.4. Соединение потребителей в звезду.

 

2. Произвести измерения, изменяя нагрузку. Результаты измерений занести в таблицу 2.

3. Соберите электрическую схему как показано на рисунке 5:

 

 

 

Рис.5. Соединение потребителей в треугольник.

 

4. Произвести измерения, изменяя нагрузку. Результаты измерений занести в таблицу 2.

 

таблица 2

Нагрузка

Измерено

Вычислено

PwА. Вт

PwВ. Вт

PwС. Вт

IA, А

IB, А

Iс, А

In, А

UФ,В

DР, Вт

d,%

UА,В

UВ,В

UС,В

Звезда

Треугольник

 

5. Рассчитать абсолютную погрешность по формулам и занести эти значения в таблицу 2.

d = (DР / Pw)* 100% (5)

 

DР = Pw – (I_А*U_А+ I_В*U_В* + I_С*U_С) (6)

 

Pw = Pw_А + Pw_В + Pw_С. (7)

 

 

Содержание отчёта

 

1. Технические данные измерительных приборов используемых в работе.

2. Электрическая схема цепи.

3. Таблица с данными измерениями.

4. Расчетные формулы.

5. Выводы о проделанной работе.

6. Контрольные вопросы.

 

Контрольные вопросы:

1. Что такое активная мощность? Каким выражением определяется?

2. Что такое реактивная мощность? Каким выражением определяется?

3. Какие погрешности имеют приборы электродинамической и ферродинамической системы?

4. Какие классы точности имеют приборы электродинамической и ферродинамической системы?

5. Написать выражение, связывающие линейные и фазные токи и напряжения при соединении нагрузки в звезду и треугольник.