Stredná priemyselná škola dopravná, Sokolská 911/94, 960 01 Zvolen Kód ITMS projektu: 26110130667 Názov projektu: Zvyšovanie flexibility absolventov v oblasti dopravy UČEBNÉ TEXTY Pracovný zošit č.8 Vzdelávacia oblasť: Predmet: Ročník, triedy: Tematický celok: Vypracoval: Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Elektrotechnické merania Tretí, triedy III B, III C Základné merania Ing. Alžbeta Kršňáková Dátum: 30.1.2015 Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ
Obsah 1. TEÓRIA: VÝKONY V STRIEDAVOM OBVODE, MERANIE STRIEDAVÝCH VÝKONOV... 2 2. LABORATÓRNE CVIČENIE č.8: MERANIE VÝKONU V JEDNOFÁZOVOM OBVODE. VERZIA UČITEĽ.. 5 3. LABORATÓRNE CVIČENIE č.8: MERANIE VÝKONU V JEDNOFÁZOVOM OBVODE. VERZIA ŽIAK... 8 4. POUŽITÉ ZDROJE... 11 Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 1 z 12
MERANIE JEDNOFÁZOVÉHO VÝKONU 1. TEÓRIA: VÝKONY V STRIEDAVOM OBVODE, MERANIE STRIEDAVÝCH VÝKONOV Odpory v striedavom obvode sú: 1. reélne, činné R [Ω] - rezistor 2. jalové, imaginárne X [Ω] - reaktancia X L indukčná reaktancia od indukčnosti X C kapacitná reaktancia od kapacity 3. impedancia Z [Ω] celkový odpor v striedavom obvode Na každom striedavom odpore vzniká výkon. Činný výkon vzniká len na činnom, reálnom odpore rezistore, vypočíta sa zo vzťahu: P = U.I č [W], udáva sa vo wattoch ako výkon v jednosmernom obvode. U efektívna hodnota striedavého napätia I č elektrický prúd tečúci činným odporom Jalový výkon vzniká na jalovom odpore indukčnej alebo kapacitnej reaktancii, vypočíta sa zo vzťahu: Q = U.I j [VAr], udáva sa vo voltampéroch reaktančných ( nakoľko vzniká na reaktancii). U efektívna hodnota striedavého napätia I j elektrický prúd tečúci jalovým odporom Zdanlivý výkon vzniká na zdanlivom odpore - impedancii (výslednom striedavom odpore), vypočíta sa zo vzťahu: S = U.I [VA], udáva sa vo voltampéroch. U efektívna hodnota striedavého napätia I efektívna hodnota striedavého prúdu Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 2 z 12
Z vektorového diagramu striedavého prúdu po vyjadrení činnej zložky prúdu a jalovej zložky prúdu z efektívnej hodnoty prúdu a účinníka dostaneme: I č = I.cosφ I j = I.sinφ Po dosadení do vzťahov pre činný výkon a jalový výkon dostaneme vzorce pre výpočet činného výkonu P = U.I č = U. I.cosφ [W] jalového výkonu Q = U.I j = U.I.sinφ [VAr] Vektorový diagram striedavých výkonov Na meranie výkonu sa používa elektrodynamický alebo ferodynamický wattmeter. Každý wattmeter má jednu cievku, prúdovú a jednu napäťovú. Na číselníku analógového wattmetra sú cievky znázornené. Svorka označená šípkou predstavuje začiatok danej cievky, koniec je označený jednotkou veličiny, ktorú daná cievka meria. S wattmetrom sa do elektrického obvodu zapájajú kontrolné meracie prístroje. Ampérmeter na kontrolu rozsahu prúdovej cievky wattmetra a voltmeter na kontrolu rozsahu napäťovej cievky wattmetra. Meraním prúdu, napätia a činného výkonu v striedavom obvode môžeme vypočítať aj zdanlivý a jalový výkon. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 3 z 12
Schéma zapojenia na meranie jednofázových výkonov Výpočet impedancie, účinníka, odporu, reaktancie, indukčnosti a kapacity z nameraných hodnôt: φ = cos -1 φ Q = S.sinφ Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 4 z 12
2. LABORATÓRNE CVIČENIE č.8: MERANIE VÝKONU V JEDNOFÁZOVOM OBVODE. VERZIA UČITEĽ ZADANIE ÚLOHY: Zostavte zapojenie na meranie výkonu v jednofázovom obvode so záťažou RLC a RL. Z nameraných hodnôt vypočítajte činný výkon, zdanlivý výkon, jalový výkon, impedanciu a cosφ. V grafickej závislosti nakreslite vektorové diagramy výkonov pre RLC a RL záťaž. Vo vyhodnotení merania porovnajte veľkosti výkonov a účinníkov pri rozdielnych zaťaženiach. Vysvetlite potrebu kondenzátora v meranom obvode. SÚPIS PRÍSTROJOV: zdroj dvojpólový vypínač - frekventomer - ampérmeter - wattmeter - voltmeter - záťaž - výbojka - R tlmivka - L kondenzátor - C SCHÉMA ZAPOJENIA: POSTUP PRI MERANÍ: - vyberte vhodné meracie prístroje podľa schémy zapojenia, - zapojte elektrický obvod podľa predloženej schémy zapojenia, - po skontrolovaní zapojenia elektrického obvodu pripojte elektricky obvod na zdroj napätia, - po ustálení stavu na meracích prístrojoch, vykonajte meranie pri zapojení všetkých troch záťažových prvkov, - namerané hodnoty zapíšte do tabuľky do riadku s poznámkou RLC, - bez vypnutia elektrického obvodu odpojte kondenzátor a namerané hodnoty zapíšte do tabuľky do riadku s poznámkou RL, - podľa predložených vzorcov vypočítajte veľkosti činných výkonov, zdanlivých výkonov, jalových výkonov, impedancií a účinníkov pri RLC a RL záťaži, - nakreslite vektorové diagramy výkonov a vyhodnoťte merania. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 5 z 12
(Téma) TABUĽKA NAMERANÝCH A VYPOČÍTANÝCH HODNȎ T: f= Hz Č.M. αi ki 1 2 I [A] αu ku U [V] αw kw P [W] S [VA] cosϕ ϕ Q [VAr] Z [Ω] Poznámka RLC RL VÝPOČET: Pre RLC záťaž Pre RL záťaž φ = cos-1φ Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 6 z 12
GRAFICKÁ ZÁVISLOSŤ: ZHODNOTENIE MERANIA: Porovnajte veľkosti jednotlivých výkonov pri RLC a RL záťaži. Porovnajte fázové posuny z vektorových diagramov výkonov pri rozdielnych zaťaženiach. Vysvetlite význam zapojenia kondenzátora do obvodu. Zdôvodnite, či je kompenzácia účinníka svetelného zdroja dostačujúca. V prípade nesprávneho vykompenzovania obvodu navrhnite riešenie. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 7 z 12
3. LABORATÓRNE CVIČENIE č.8: MERANIE VÝKONU V JEDNOFÁZOVOM OBVODE. VERZIA ŽIAK ZADANIE ÚLOHY: Zostavte zapojenie na meranie výkonu v jednofázovom obvode so záťažou RLC a RL. Z nameraných hodnôt vypočítajte činný výkon, zdanlivý výkon, jalový výkon, impedanciu a cosφ. V grafickej závislosti nakreslite vektorové diagramy výkonov pre RLC a RL záťaž. Vo vyhodnotení merania porovnajte veľkosti výkonov a účinníkov pri rozdielnych zaťaženiach. Vysvetlite potrebu kondenzátora v meranom obvode. SÚPIS PRÍSTROJOV: zdroj - dvojpólový vypínač - frekventomer - ampérmeter - wattmeter - voltmeter - záťaž - výbojka - R tlmivka - L kondenzátor - C SCHÉMA ZAPOJENIA: POSTUP PRI MERANÍ: Sem doplňte stručný postup pri meraní. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 8 z 12
(Téma) TABUĽKA NAMERANÝCH A VYPOČÍTANÝCH HODNȎ T: f = Hz Č.M. αi ki 1 2 I [A] αu ku U [V] αw kw P [W] S [VA] cosϕ ϕ Q [VAr] Z [Ω] Poznámka RLC RL VÝPOČET: Pre RLC záťaž Pre RL záťaž Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 9 z 12
GRAFICKÁ ZÁVISLOSŤ: ZHODNOTENIE MERANIA: Porovnajte veľkosti jednotlivých výkonov pri RLC a RL záťaži. Porovnajte fázové posuny z vektorových diagramov výkonov pri rozdielnych zaťaženiach. Vysvetlite význam zapojenia kondenzátora do obvodu. Zdôvodnite, či je kompenzácia účinníka svetelného zdroja dostačujúca. V prípade nesprávneho vykompenzovania obvodu navrhnite riešenie. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 10 z 12
4. POUŽITÉ ZDROJE 1. Elektrotechnická měření; BEN technická literatúra; Praha 2008 2. Antošovský V.: Elektrické merania I. Alfa press, s.r.o. Bratislava 2007 3. Tuma M., Hajach T., Šteliarová E.: Základy elektrotechniky I. Alfa press, s.r.o.; Bratislava 2006 4. Tuma M., Hajach T.,Šteliarová E.: Základy elektrotechniky II. Alfa press,s.r.o. Bratislava 2005 Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ Strana 11 z 12