Методичні вказівки щодо проведення лабораторної роботи «Вимірювання потужності методом трьох амперметрів та трьох вольтметрів»

Новокаховський приладобудівний фаховий коледж

  Лабораторія № 607 

Дисципліна: "Навчальна практика з вимірювань в телекомунікаційних та радіотехнічних системах"

МЕТОДИЧНІ   ВКАЗІВКИ  ЩОДО  ПРОВЕДЕННЯ  ЛАБОРАТОРНОЇ  РОБОТИ

"Вимірювання потужності методом трьох амперметрів та трьох вольт­метрів"

Ціль  роботи: одержати практичні навички по виміру активної потужності  змінного струму.

Короткі теоретичні відомості

Відомо, що активна потужність у навантаженні Z_н  може бути знайдена за допомогою формули:

,                                                  (1)

де cos - коефіцієнт потужності (косинус кута зсуву фаз між напругою і струмом в навантаженні).

Для вимірювання активної потужності у навантаженні Z_н  методом трьох амперметрів паралельно зі споживачем Z_н вмикають безреактивний реостат R (див. рисунок 1) і вимірюють ампер­метрами струм споживача І_х, струм у гілці реостата I_R і струм І у нерозгалуженій частині кола.

Рисунок 1 - Вимірювання потужності  методом трьох амперметрів

Рисунок 2 - Век­торна діаграма за методом трьох амперметрів

Згідно з век­торною діаграмою (див. рисунок 2) косинус кута зсуву фаз cos між напругою і струмом визначається за теоремою ко­синусів:

.                                                                     (2)

Підставивши значення cosφ та  U=I_RR у вираз (1) для розрахунку потужності, отримаємо:

.                           (3)

Для вимірювання потужності методом трьох вольт­метрів послідовно зі споживачем вмикають безреактивний додатковий резистор R (див. рисунок 3) і вимірюють вольтметра­ми напругу на споживачеві U_x , напругу на резисторі U_R і су­марну напругу U (на резисторі R та  споживачеві Z_н).

Рисунок 3 – Схема вимірювання потужності  методом трьох вольт­метрів 

Рисунок 4 - Век­торна діаграма за методом трьох вольт­метрів 

Згідно з век­торною діаграмою (див. рисунок 4) косинус кута зсуву фаз cos між напругою і струмом визначається за теоремою косинусів:

.                                                                (4)

Підставивши значення cosφ та  I=U_R/R  у вираз (1) для розрахунку потуж­ності, отримаємо:

.                       (5)

Порядок виконання роботи

Зберіть у програмі Multisim  схему вимірювання активної потужності електричного кола методом трьох амперметрів згідно рисунку 5.

Рисунок 5 – Схема дослідження метода трьох амперметрів

Включіть схему, зніміть покази амперметрів.

Розрахуйте активну потуж­ність навантаження кола за допомогою формули (5).

Результати вимірів та розрахунків занесіть у таблицю 1.

Таблиця 1 – Виміри та розрахунок за методом трьох амперметрів

Зберіть у програмі Multisim  схему вимірювання активної потужності електричного кола методом трьох вольт­метрів  згідно рисунку 6.

Рисунок 6 – Схема дослідження метода трьох вольт­метрів 

Включіть схему, зніміть покази вольт­метрів.

Розрахуйте активну потуж­ність навантаження кола за допомогою формули (5).

Результати вимірів та розрахунків занесіть у таблицю 2.

Таблиця 2 – Розрахунок за методом трьох вольт­метрів 

Зберіть у програмі Multisim  схему вимірювання активної потужності Р електричного кола за допомогою ватметра  згідно рисунку 7.

Рисунок 7 – Схема вимірювання активної потужності кола

Включіть схему, зніміть покази ватметра.

Порівняйте результати вимірювання активної потужності кола та коефіцієнта потужності за трьома схемами вимірювання.

Розрахуйте відносні похибки вимірювання активної потужності за двома методами:

;              .                              (6)

Результати вимірів та розрахунків занесіть у таблицю 3.

Таблиця 3 

Контрольне питання

1.               Як впливає додатковий опір R в схемах вимірювання активної потужності  на похибку виміру?

Зміст звіту по лабораторній роботі

1. Назва і ціль роботи.

2. Схеми вимірів.

3. Таблиці результатів вимірів і обчислень. Формули розрахунків.

4. Коротка відповідь на контрольне питання.

5. Короткі висновки по роботі.

Література

1.                Гуржій А.М.,  Поворознюк Н.І. Електричні і радіотехнічні  вимірювання / А.М. Гуржій,  Н.І. Поворознюк. – Київ: Навчальна  книга,  2002.
2.               Муратов В.Г. Метрологія, технологічні вимірювання та прилади  навчальний посібник. - вид. 2-е, доп. / В.Г Муратов. - К.: Освіта України, 2016 - (Рек. МОН України).