GRUPA A – BADANIE WŁSNOŚCI OBWODÓW PRĄDU STAŁEGO

Ćwiczenie 1
BADANIE WŁSNOŚCI OBWODÓW PRĄDU STAŁEGO
Wersja B
TEMAT: Pomiary mocy w obwodach prądu stałego.
Wstęp teoretyczny.
W obwodach prądu stałego moc pobieraną przez odbiornik określa zależność
P=UI
U- napiecie na zaciskach odbiornika,
I – prąd płynący przez odbiornik,
Moc ta może być wyrażona wzorami
P=I2R
P=U2/R
R- rezystancja odbiornika,
Moc w obwodach prądu stałego można mierzyć woltomierzem i
amperomierzem. Układ ten nie daje jednak bezpośredniego wyniku. Dlatego
do pomiaru mocy najczęściej stosuje się watomierze elektrodynamiczne.
Pomiary wykonać w układzie przedstawionym na rysunkach 4 i 5. Układ z
rys.5 jest układem poprawnie mierzonego prądu , w którym w obwodzie
prądowym watomierza płynie ten sam prąd co w odbiorniku. Schemat z rys.4
jest układem poprawnie mierzonego napięcia, gdzie napięcie obwodu
napięciowego watomierza jest takie samo jak napięcie na odbiorniku.
Gdy moc pobierana jest niewielka Podb<100W, należy w pomiarach
wyeliminować błąd spowodowany poborem
mocy przez przyrządy
pomiarowe. Wówczas moc odbiornika będzie wynosić
Podb= P - Δp
W układzie poprawnie mierzonego prądu błąd Δp oblicza się ze wzoru
Δp = Iodb(UIW + UA) = I2odb(RIW + RA)
UIW – spadek napięcia w obwodzie prądowym watomierza,
UA – spadek napięcia na amperomierzu,
RIW – rezystancja obwodu prądowego watomierza,
RA - rezystancja amperomierza,
W układzie poprawnie mierzonego napięcia błąd Δp oblicza się ze wzoru
Δp = Uodb(IUW + IV) = U2odb/ (RUW + RV)
IUW – prąd obwodu napięciowego watomierza,
IV – prąd woltomierza,
RUW – rezystancja obwodu napięciowego watomierza,
RV – rezystancja woltomierza.
Rezystancje RUW , RV , RIW, RA należy wyznaczyć za pomocą omomierza
cyfrowego.
Amperomierze i woltomierze służą do kontroli pracy watomierza i sprawdzają
czy nie jest przekroczony zakres prądowy lub napięciowy watomierza.
Na podstawie wskazań amperomierza i woltomierza można obliczyć moc
pobieraną przez odbiornik z przybliżonego wzoru
P’ = UI
We wzorze tym nie uwzględniamy jednak mocy pobieranej przez przyrządy
pomiarowe. Moc pobierana przez odbiornik będzie wtedy wynosiła
Podb = UI - Δp
W układach przedstawionych na rys.4 i 5 należy wyznaczyć moc wydzielaną
w odbiorniku. Odbiornikami będą żarówki 40W , 60W , 100W. Pomiary
wykonać przy czterech różnych napięciach zasilających dla każdego
odbiornika w dwóch układach pracy (rys. 3 i 4).
Obliczyć błędy Δp i wartość poprawną mocy pobieranej przez odbiornik.
Porównać wartości mocy otrzymane z pomiarów pośrednich i bezpośrednich.
Wskazać układ, który jest najbardziej przydatny do wykonywanych pomiarów.
Określić błędy pomiarowe występujące przy bezpośrednich pomiarach mocy.
Na czym polega zagadnienie dopasowania energetycznego odbiornika do
źródła?
Wykreślić zależności Podb= f(Iodb) dla każdego odbiornika.
Wyniki pomiarów i obliczenia zestawić w tabeli 4.
Tabela 4. Układ poprawnie mierzonego napięcia.
Odbiornik
I
A
U
V
P”= UI
W
P
W
P
W
P’odb=P’-P
W
Podb=P-P
W
P’odb=P’-P
W
Podb=P-P
W
żarówka
40W
żarówka
60W
żarówka
100W
Tabela 5. Układ poprawnie mierzonego prądu.
Odbiornik
żarówka
40W
żarówka
60W
żarówka
100W
I
A
U
V
P”= UI
W
P
W
P
W
*
A
RA
RIW
*
W
RUW
Iodb
UIw
UA
U
Rodb
V
IUW
RV
IV
Rys.4. Schemat układu do pomiaru mocy w obwodach prądu stałego w układzie
poprawnie mierzonego napięcia.
*
RIW
UIW
U
*
W
A
Iodb
RUW
UA
Rodb
V
RV
IV
IUW
Rys.5. Schemat układu do pomiaru mocy w obwodach prądu stałego w układzie
poprawnie mierzonego prądu.