Cvičení měření - Výkony

1. ZADÁNÍ

   1. Změřte závislost kolektorové ztráty tranzistoru a výkonu na zátěži na proudu báze. Proveďte opravu na spotřebu měřících přístrojů.Tyto závislosti vyneste do grafu.

   2. Změřte činný výkon odebíraný jednofázovým spotřebičem. Určete ostatní druhy výkonů (jalový,zdánlivý), účiník cos φ a činný a jalový proud.Graficky zobrazte průběhy P,Q,S, cos φ = f(U).

2) POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMETU

Výkonový tranzistor KU 608: UCB0 = 250V

UCE0 = 80V

IC = 10A

h21E = 23?10

Pc = 70W

Pouzdro T37

Synchronní střídavý motor: P = 140W

U = 230V/50Hz

Imax = 1,45A

6000 ot./min.

Inv.č.:A2 – L – 030

3) TEORETICKÝ ROZBOR

1)Měření stejnosměrného výkonu a kolektorové ztráty

Stejnosměrný výkon měříme v obvodech, které jsou napájeny stejnosměrnými zdroji napětí. Tato skutečnost vylučuje uplatnění vlastností reaktančních součástek, které by mohli způsobit změnu fázového posunu mezi napětím a proudem. Nevzniká zde tedy žádná jalová složka a stejnosměrný výkon je proto určen pouze součinem napětí a proudu.

[W;V;A]

Kolektorová ztráta je výkon, který se mění na kolektoru v teplo. Pro získání údajů potřebných k výpočtu využíváme dva voltmetry zapojené na výstupu tranzistoru (viz.schéma). První voltmetr měří napětí přímo na kolektorovém přechodu tranzistoru (UCE), druhý k napětí UCE přidává napětí na RZ.

Pro kolektorovou ztrátu platí vztah :

Tento vztah ale nepočítá z chybami. Pro správnou hodnotu je nutné provést korekci tohoto vztahu a započítat chyby, které vznikají průchodem proudu přes voltmetry.

Velikosti proudů procházející voltmetry určíme ze vztahů :

Do vztahu dosazujeme vnitřní odpor voltmetru, který je roven součinu odporu na jeden dílek stupnice (většinou na 1V) a zvoleného měřícího rozsahu.

[Ω]

Výkon na zátěži RZ je dán součinem napětí na zátěži (URZ) a proudu procházejícího zátěží (IRZ)

Za proud IRZ dosazujeme proud I2, ten je ale zatížen chybou, která vzniká proudem procházejícím přes vnitřní odpor voltmetru V2. Proto musíme provést korekci vztahu podobně jako v předchozím případě :

Jelikož velikost napětí na RZ neměříme přímo žádným voltmetrem, musíme tuto velikost získat rozdílem napětí na V2 (U2 = UCE + URZ ) a napětí na V1(U1 = UCE).

2)Měření činného výkonu jednofázového spotřebiče

Jelikož měření provádíme na spotřebiči, který je napájen střídavým napětím, neuplatňuje se zde pouze činná složka výkonu, ale i tzv. jalová. Toto je způsobeno přítomností reaktančních součástek(kondenzátoru, cívky ), které mění fázový posun napětí a proudu. Pokud uvažujeme ideální součástky pak je tento posun roven 90°. V praxi tento posun závisí na jakosti součástky.

Jednotlivé proudy procházející střídavým obvodem s alespoň jednou reaktanční součástkou můžeme zakreslit do fázorového diagramu. Fázory nám ukazují nejen velikost proudů, ale i jejich posun.