08 Výkon střídavého obvodu
Níže je uveden pouze náhled materiálu. Kliknutím na tlačítko 'Stáhnout soubor' stáhnete kompletní formátovaný materiál ve formátu DOC.
Výkon střídavého obvodu
Úkol –
Pro zadané napětí změřte proud a činný výkon zadaných zátěží složených z prvků R,L,C.
Z naměřených hodnot vypočtěte zdánlivý výkon a účiník.
Ze zapsaných hodnot prvků vypočítejte impedanci (modul a fázi), zdánlivý, činný a jalový výkon.
Teoretický úvod –
Připojíme-li obecnou impedanci Z=Zejϕ ke střídavému harmonickému napětí UZ, protéká jí proud IZ
IZ=UZ/Z=IZejψI =(UZ*ejψU)/(Zejϕ) [A] (8.1)
Komplexní výkon na této zátěži je podle [1]
S=UZ*I*Z=UZ*IZ*ej(ψU-ψI)=S*ejϕ [VA] (8.2)
Vzorec (8.2) můžeme pomocí Eulerova vztahu upravit na
S=S(cosϕ+jsinϕ)=P+jQ [VA] (8.3)
Kde je S..............zdánlivý výkon, [VA]
P..............činný výkon, [W]
Q..............jalový výkon. [VAr]
Pro měření střídavého proudu na obecné impedanci použijeme zapojení podle obr. 8-1. Protože použité přístroje nejsou ideální, vzniká soustavná chyba měření. Wattmetr v uvedeném zapojení udává činný výkon spotřebovaný zátěží zvětšený o vlastní spotřebu voltmetru a napěťové cívky wattmetru. Ampérmetr zase udává proud zátěží zvýšený o proud voltmetrem a napěťovou cívkou wattmetru. K odstranění této chyby potřebujeme znát vnitřní odpory zmíněných měřících přístrojů.
Wattmetr udává činný výkon Pm, připojený voltmetr a ampérmetr nám dovolí určit zdánlivý, případně jalový výkon.
S=UzIz [VA] (8.4)
Q=√(S2-P2) [VAr] (8.5)
S použitím výše uvedených vztahů můžeme určit také účiník
Cosφ=P/S [-] (8.6)
Schéma zapojení –
Pracovní postup –
Schéma zapojení pro měření výkonu harmonického proudu je na obr. 8-1. Nejprve zapojte proudový obvod (vyznačen tučně), potom obvod napěťový. Obvody rozlište tloušťkou nebo barvou vodičů. Při zapojování elektrodynamického wattmetru je nutno dbát zásad správného zapojení. Napěťové a proudové cívky musíme do obvodu zapojovat podle označení svorek na wattmetru v souladu s označením ve schématech. Vstupní svorky cívek jdou označeny.
K wattmetru vždy připojte kontrolní přístroje. Podle výchylky wattmetru nelze volit napěťový a proudový rozsah, neboť výchylka je úměrná součinu UIcos φ. Rozsahy wattmetru je nutné volit shodné s rozsahy voltmetru a ampérmetru. Velikost výkonu měřeného wattmetrem určíte z výchylky wattmetru.
Pm=αkW [W] (8.7)
kW=(UWIW)/ αm [W/dílek] (8.8)
kde je kW………….. konstanta wattmetru [W/dílek]
UW…………..rozsah napěťové cívky wattmetru [V]
IW…………..rozsah proudové cívky wattmetru [A]
αm…………..počet dílků na stupnici wattmetru [dílek]
Zvolte rozsah V-metru 130V, A-metru 1A, u W-metru 120V/1A. Připojte první ze zadaných impedancí.
Po kontrole zapojení zapojte zdroj a nastavte pomocí regulačního autotransformátoru napětí UZ=60V.
Zapište si hodnoty proudu I a činného výkonu Pm do tabulky 8-1.
Opakujte postup pro další zadané impedance.
Do tab. 8-1 si zapište hodnoty vnitřních odporů V-metru (Rv) a napěťové cívky W-metru (RWU). Do tab. 8-2 si zapište hodnoty prvků R,L,C.