Villamos teljesítmény mérése (4. mérés) A mérés időpontja: de. A mérés helyszíne: BME, labor: I.B. 413 A mérést végzik:

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Villamos teljesítmény mérése (4. mérés) A mérés időpontja: 2004. 03. 02. de. A mérés helyszíne: BME, labor: I.B. 413 A mérést végzik:"

Piroska Ráczné
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV A mérés tárgya: Villamos teljesítmény mérése (4. mérés) A mérés időpontja: de. A mérés helyszíne: BME, labor: I.B. 413 A mérést végzik: Belso Zoltan Szilagyi Tamas Mérőcsoport K1 A mérést vezeti: Felhasznált eszközök Oszcilloszkóp Agilent 54622A MY Digitális multiméter (6½ digit) Agilent 33401A MY Digitális multiméter (3½ digit) Metex ME-22T Analóg multiméter Ganzuniv-3 Elektronikus teljesítménymérő Hameg HM8115 F1004 Szabályozható AC tápegység Metrel MA-4804 Árammérő lakatfogó Amprobe DLC-100 Hall-szondás árammérő Hameg HZ R-L-C hálózat Izzólámpa személyi számítógép tápáramköre A a b c d e L f R B h C 4-1. ábra. A mérésekhez használt R-L-C hálózat 1

413 A mérést végzik: Belso Zoltan Szilagyi Tamas Mérőcsoport K1 A mérést vezeti: Felhasznált eszközök Oszcilloszkóp Agilent 54622A MY40005975 Digitális multiméter (6½ digit)

2 Mérési feladatok 1. Váltakozófeszültséggel táplált R-L-C hálózat teljesítményviszonyainak elemzése méréssel és számítással Hozza létre a mérésvezető által megadott kapcsolást dugaszolással, és 40 V-os, 50 Hz-es tápfeszültséget beállítva mérje meg az összekapcsolt hálózat áramát, feszültségét, látszólagos, hatásos és meddő teljesítményét valamint teljesítménytényezőjét 1.1. elektronikus teljesítménymérővel, Elozetes tajekozodaskeppen megmerjuk az induktivitas aramat es feszultseget, a MA4804 transzformatorrol taplalva, a VIK meropanel trafon keresztul. A mert feszultseg V, a mert aram 60.0 ma. Igy a tekercs impedanciajanak abszolut erteke ohm. Az elektronikus teljesitmenymerot az MA4804-es valtoztathato transzformatorrol taplaltuk, a teljesitmenymerorol taplaltuk a tekercset, es a tekercs feszultseget az Agilent multimeterrel mertuk. A meres soran a tekercs feszultseget 10 es 40 V kozott valtoztattuk. 2

tápfeszültséget beállítva mérje meg az összekapcsolt hálózat áramát, feszültségét, látszólagos, hatásos és meddő teljesítményét valamint teljesítménytényezőjét 1.

3 Az elektronikus teljesitmenymerovel (Hameg HM8115) az alabbi ertekeket mertuk: U [V] P [W] Q [var] cos fi 10 0,032 0,192 0, ,069 0,42 0,1 20 0,119 0,75 0,1 25 0,181 1,152 0, ,256 1,652 0, ,346 2,255 0, ,444 2,91 0,09 Tekercs teljesitmeny 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, Merofeszultseg [V] P [W] Q [var] cos fi 1.2. három voltmérős módszerrel! A normal ellenallas erteke R = 386 ohm A hatasos teljesitmeny P = (U_tap^2 U_R^2 U_L^2 ) / (2 * R) cos fi = (U_tap^2 U_R^2 U_L^2) / (2 * U_L * U_R) A kapcsolasban a VIK-II-04 meropanelen levo ellenallast hasznaltuk normal ellenallaskent. A tekercs feszultseget az Agilent multimeterrel mertuk, a normal ellenallas feszultseget es a teljes feszultseget ket Metex kezimuszerrel mertuk. Az elrendezest a valtoztathato transzformatorrol taplaltuk. 3

A normal ellenallas erteke R = 386 ohm A hatasos teljesitmeny P = (U_tap^2 U_R^2 U_L^2 ) / (2 * R) cos fi = (U_tap^2 U_R^2 U_L^2) / (2 * U_L * U_R) A kapcsolasban a VIK-II-04 meropanelen levo

4 A meresi eredmenyek: U [V] U_R [V] U_L [V] P [W] cos fi 14,2 8,7 10,13 0, , , ,1 0, , ,2 20 0, , ,5 25 0, , ,1 25,9 30,1 0, , ,2 35,1 0, , ,9 34,5 40 0, , voltmeros modszer 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 P [W] cos fi 0,15 0,1 0, ,13 15, ,1 35,1 40 U_L [V] 4

0,253355 0,125444 49 30,2 35,1 0,332837 0,121201 55,9 34,5 40 0,433368 0,121217 3 voltmeros

5 2. Mérje meg egy 230 V névleges feszültségű, 40 W névleges teljesítményű izzólámpa karakterisztikáját 50 Hz-en a névleges tápfeszültség 20 és 100%-a között, 10%-os lépésekben elektronikus teljesítménymérővel! U [V] P [W] Q [var] cos fi 20 1, ,59-0, ,75-0, ,53-0, ,6-0, ,2-0,5 1 Izzolampa U [V] P [W] Q [var] cos fi 5

U [V] P [W] Q [var] cos fi 20 1,268 0 1 60 5,59-0,03 1 100 11,75-0,08 1 140 19,53-0,17 1 180 28,6-0,29 1

6 3. Mérje meg egy személyi számítógépes konfiguráció által felvett áram valódi effektív értékét, és a hálózati feszültséget, és adjon becslést a felvett hatásos teljesítmény felső korlátjára! A halozati feszultseget es frekvenciat az Agilent multimeterrel mertuk: U = V, f = Hz. A Hameg HZ56 lakatfogot a szamitogep kivezetett tapkabelere kapcsoljuk. Az Agilent oszcilloszkopon QuickMeas. opcioval az RMS feszultseget merjuk, es atskalazzuk aram ertekekre a Hameg HZ56 lakatfogo 100 mv/a konverzios tenyezojenek megfeleloen. Igy a szkop kozvetlenul az aram erteket mutatja. Lathato, hogy a szamitogep 857 ma aramot vesz fel a halozatbol. Az aramfelvetel nem egyenletes, hanem a kapcsolouzemu tapegyseg mukodesebol adodoan a halozati feszultseg csucsainal lep fel nagy aramfelvetel. 6

Az Agilent oszcilloszkopon QuickMeas. opcioval az RMS feszultseget merjuk, es atskalazzuk aram ertekekre a Hameg HZ56 lakatfogo 100 mv/a konverzios tenyezojenek megfeleloen.

7 A szkop 2-es csatornajara merotranszformatoron keresztul ravezetve a halozati feszultseget, lathato, hogy a feszultseg es az aram csucsertekei fazisban vannak. (Feltetelezzuk, hogy a csatolotranszformator terheletlen allapotaban nem lep fel fazisforgatas.) 7

8 Jol lathato, hogy a szamitogep aramfelvetele nem egyenletes. Amikor a CPU hasznalat magasabb (dokumentum mentese, Excel munkalap megnyitasa, stb.), akkor a gep teljesitmenyfelvetele megno, ami az aramcsucsok kiszelesedesevel (es nem maximumertekuk megnovekedesevel) jar. Erdekessegkeppen kovettuk a gep CPU hasznalatat, es ezzel egyidejuleg figyeltuk az oszcilloszkopon a fentebb lathato aram-gorbet. Bar ezt sajnos nehez szemleltetni (hiszen amikor a CPU hasznalat nagy, eppen nem tudunk kepet menteni), de azert kovetheto volt, hogy a CPU csucsok osszefuggenek a szkopon lathato kiszelesedesekkel. 8

Erdekessegkeppen kovettuk a gep CPU hasznalatat, es ezzel egyidejuleg figyeltuk az oszcilloszkopon a fentebb lathato aram-gorbet.

9 4. Végezzen hibaszámítást az 1. mérési feladat esetén! Ábrázolja a hatásos teljesítményt, az ellenállást és az áramfelvételt grafikusan a 2. mérés esetén! A 3 voltmeros modszer eseten a hatasoso teljesitmeny kepleteben szereplo komponensekre vonatkozo parcialis derivaltak: dp/du = U/R dp/du_r = -U_R/R dp/du_l = -U_L/R dp/dr = -P/R Innen a relativ hibak: h_u = U^2/(P*R) * h_u_m h_u_r = -U^2/(P*R) * h_u_r_m h_u_l = -U^2/(P*R) * h_u_l_m h_r = -h_r_m Az osszes hiba (abszolut osszegzessel, worst case esetet veve): h = abs(h_u) + abs(h_u_r) + abs(h_u_l ) + abs(h_r) = = U^2/(P*R) * h_u_m + U_R^2/(P*R) * h_u_r_m + U_L^2/(P*R) * h_u_l_m) + h_r_m A hibakomponensek: h_u_m = h_u_r_m = 2.5% h_u_l_m = 1% (a muszer specifikalt hibaja elhanyagolhato, mert csak 3 szamjegyet olvastunk le, ami ekkora leolvasasi hibat okoz.) h_u_r_m = 386/1000 * 10% = 3.86% Az osszesitett hiba: U [V] U_R [V] U_L [V] P [W] cos fi h [%] 14,2 8,7 10,13 0, , , , ,1 0, , , ,2 20 0, , , ,5 25 0, , , ,1 25,9 30,1 0, , , ,2 35,1 0, , , ,9 34,5 40 0, , ,91338 A kapott hiba erteke meglepoen nagy, ezt a hiba kepleteben szereplo U^2/(P*R) szorzo tenyezok okozzak. Ezen tenyezok nagysaga kb , ami a 2.5%-os hibat 25%-ossa teszi. A 2. meres adatai: 9

hibak: h_u = U^2/(P*R) * h_u_m h_u_r = -U^2/(P*R) * h_u_r_m h_u_l = -U^2/(P*R) * h_u_l_m h_r = -h_r_m Az osszes hiba (abszolut osszegzessel, worst case esetet veve): h = abs(h_u) + abs(h_u_r) +

10 U [V] P [W] Q [var] cos fi 20 1, ,59-0, ,75-0, ,53-0, ,6-0, ,2-0,5 1 Az izzolampa arama Az izzolampa ellenallasa 0, , I [A] 0,1 R [ohm] , U [V] U [V] Az ellenallas erteke a feszultseggel jelentosen emelkedik. Magasabb (a normalis uzemhez kozelebbi) feszultsegek eseten a szal homerseklete egyre nagyobb lesz, ez okozza az ellenallasvaltozast. 10

180 220 U [V] 200 0 20 60 100 140 180 220 U [V] Az ellenallas erteke a feszultseggel jelentosen emelkedik.

Hasonló dokumentumok

Villamos teljesítmény mérése

4. mérés Villamos teljesítmény mérése Bevezetés A villamos teljesítmény az egyik villamos alapmennyiség, amely mind egyen-, mind váltakozó-áramon definiálható. Mérésével különféle összetett villamos áramkörök