Měření výkonu odebíraného spotřebičem - Laboratorní úloha

1. ZADÁNÍ:

   1. Změřte činný výkon odebíraný jednofázovým spotřebičem v závislosti na napětí. Změřené hodnoty opravte s ohledem na chybu metody. Pro dvě vybraná měření vypočítejte maximální chybu měření.

   2. Změřte ss výkon odebíraný spotřebičem v závislosti na napětí. Změřené hodnoty zpracujte stejně jako při měření podle bodu 1

2. MĚŘÍCÍ METODA:

Vlastnosti elektrodynamické soustavy

a) Elektrodynamické přístroje se hodí jak pro stejnosměrný, tak i pro střídavý proud. Používají se jako voltmetry, ampérmetry a hlavně jako wattmetry. Měří efektivní hodnotu napětí, proudu a výkonu.

b) Přetížitelnost je poměrně malá, u wattmetrů je přetížitelnost větší, u proudové cívky 2 až 10, u napěťové asi 1,2.

c) Přesnost je velká, až 0,1.

d) Vlastní spotřeba. je poměrně velká. U proudových cívek wattmetrů 1 až 4 VA a u napěťových cívek na větší rozsahy bývá 30 mA (RNC = 33,3 Ω/V). Pro menší rozsahy je spotřeba ještě větší. Spotřeba se zmenšuje u přístrojů se světelným ukazovatelem a se závěsovým uložením.

e) Vliv teploty je malý, zvlášť při dobré teplotní kompenzaci změny odporu napěťového obvodu.

f) Vliv vnějších magnetických polí se zmenšuje vhodným stíněním (i několikanásobným) nebo astatizací. Astatizovaný přístroj tvoří vlastně dva samostatné elektrodynamické přístroje seřazené nad sebou tak, aby se pohybové momenty sčítaly, aby však magnetická pole obou ústrojí byla navzájem protisměrná. Toho se dosáhne sériovým zapojením obou nepohyblivých i obou pohyblivých cívek, přičemž směry proudů v jednotlivých měřicích ústrojích jsou opačné (obr. 1).

g) Vliv kmitočtu se neuplatní u ampérmetrů a u proudových cívek wattmetrů. Změna kmitočtu způsobí jen změnu úbytku napětí na příslušné cívce. U voltmetrů a u napěťových cívek wattmetrů se mění impedance a fázový posun. Vliv kmitočtu se dá kompenzovat jen v určitém rozsahu, obvykle pro 30 až 300 Hz.

h) Vliv vnějších elektrických polí na ústrojí je zanedbatelný. Může však vzniknout chyba vlivem elektrických polí mezi cívkami, mají-li různý potenciál. Při určitých nepříznivých podmínkách může dojít až k průrazu mezi cívkami a zničení ústrojí.

Elektrodynamický wattmetr

Měřící přístroje elektrodynamické soustavy jsou velmi vhodné k měření výkonu. Cívky zapojujeme podle obr. 2, a to pevnou cívku jako proudovou a pohyblivou cívku jako napěťovou.

Pro výchylku α platí

kde CW je citlivost wattmetru a RNC odpor obvodu napěťové cívky.

Výkon pro stejnosměrný proud

kde KW=1/CW je konstanta wattmetru [W/rad]

Při střídavém proudu zapojujeme wattmetr stejně jako při stejnosměrném proudu a pro velikost výchylky lze odvodit výraz

[rad; rad/W, W]

Takže výkon [W; w/rad, rad]

Činný výkon

V uvedeném zapojení měří wattmetr I spotřebu své napěťové cívky a voltmetru, měření je zatíženo chybou metody. Chybu metody vyloučíme, odečteme – li od údaje wattmetru Pw spotřebu napěťové cívky wattmetru Pn a spotřebu voltmetru Pv. Výkon odebíraný spotřebičem tedy bude: