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 Rд). 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 = I1*U1*cosj1 + I2*U2*cosj2 + I3*U3*cosj3 (1)
где: I1, I2, I3 - фазные токи;
U1, U2, U3 - фазные напряжения;
j1,j2 ,j3 - углы сдвига фаз между I1 и U1, I2 и U2, I3 и U3.
Для симметричной трехфазной системы при равномерной нагрузке фаз выражение имеет вид:
Р = 3* Iф *Uф * cosj= √3* Iф *Uф * cosj (2)
где: Iф - фазный ток;
Uф - фазное напряжение;
Iл - линейный ток;
Uл – 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 = I1*UAB *cos (30°+j)+ I3*UAC *cos (30°- j); (3)
Р = РW1 - РW 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 – (IА*UА+ IВ*UВ* + IС*UС) (6)
Pw = PwА + PwВ + PwС. (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.