САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
О Т Ч Е Т
о лабораторной работе №7
«Измерение мощности постоянного и переменного тока»
Работу выполнили студенты группы:
"08" февраля 2021 г.
Работу приняла:
_______________
Санкт-Петербург
2021 г.
1. Перечень использованных средств измерений.
№ п/п |
Наименование средства измерений |
Тип средства измерений |
Измеряемая величина |
Предел измерений |
Собственное сопротивление |
Предел допускаемой погрешности |
1 |
Вольтметр |
М243 (магнитоэл.) |
Напряжение |
30 В |
3000 Ом |
0,06 В |
2 |
Амперметр |
М204 (магнитоэл.) |
Сила тока |
7,5 А |
0,015 Ом |
0,0375 А |
3 |
Ваттметр |
Д539 (аналоговый) |
Мощность |
150 Вт |
0,002 Ом; 104 Ом |
0,75 Вт |
4 |
Вольтметр |
К505 (электромагн.) |
Напряжение |
300 В |
30 кОм |
1,5 В |
5 |
Амперметр |
К505 (электромагн.) |
Сила тока |
0,5 А; 1 А |
1 Ом |
0,0025 А 0,005 А |
6 |
Ваттметр |
К505 (электромагн.) |
Мощность |
150 Вт |
1 Ом; 30 кОм |
0,75 Вт |
2. Объект исследования
Электромашинный
агрегат представляет собой две однотипные
электрические машины постоянного тока,
роторы которых соосны и соединены
муфтой. Одна из этих машин работает в
режиме двигателя и вращает ротор другой
машины, работающей в режиме генератора.
Рисунок 1. Электрическая схема электромашинного агрегата
3. Результаты эксперимента
Таблица 1. Экспериментальные данные и результаты промежуточных вычислений.
α=60° (рассчитанный угол α=54°) |
|||||||||||||||||
A |
I, А |
0,39 |
0,34 |
0,34 |
0,37 |
0,415 |
0,42 |
0,6 |
|
||||||||
P, Вт |
29 |
29 |
30 |
31 |
32 |
37 |
46 |
|
|||||||||
U, В |
220 |
242 |
237 |
240 |
238 |
238 |
239 |
|
|||||||||
РпА, Вт |
85,8 |
82,3 |
80,6 |
88,8 |
98,8 |
100 |
143,4 |
|
|||||||||
B |
I, А |
0,325 |
0,315 |
0,285 |
0,3 |
0,29 |
0,365 |
0,49 |
|
||||||||
P, Вт |
22 |
23 |
24 |
24 |
25 |
29 |
38 |
|
|||||||||
U, В |
228 |
230 |
228 |
228 |
228 |
230 |
229 |
|
|||||||||
РпВ, Вт |
74,1 |
72,5 |
65 |
68,4 |
66,1 |
84 |
112,2 |
|
|||||||||
C |
I, А |
0,325 |
0,3 |
0,32 |
0,335 |
0,32 |
0,425 |
0,61 |
|
||||||||
P, Вт |
23 |
29 |
25 |
26 |
28 |
31 |
40 |
|
|||||||||
U, В |
236 |
238 |
236 |
238 |
240 |
236 |
236 |
|
|||||||||
РпС, Вт |
76,7 |
71,4 |
75,5 |
79,7 |
76,8 |
100,3 |
144 |
|
|||||||||
Рп, Вт |
236,6 |
226,1 |
221,1 |
236,9 |
241,7 |
284,2 |
399,6 |
|
|||||||||
P, Вт |
74 |
81 |
79 |
81 |
85 |
97 |
124 |
|
|||||||||
Km |
0,31 |
0,36 |
0,36 |
0,34 |
0,36 |
0,34 |
0,32 |
|
|||||||||
Uн, В |
14 |
13,8 |
13 |
12,6 |
11 |
14 |
11 |
|
|||||||||
Pн, Вт |
11 |
6 |
7 |
9 |
11,2 |
9,4 |
4 |
|
|||||||||
Iн, А |
0,5 |
0,6 |
0,6 |
0,8 |
1,1 |
1,6 |
3,4 |
|
|||||||||
|
0,15 |
0,07 |
0,09 |
0,11 |
0,14 |
0,105 |
0,1 |
|
|||||||||
Rн(АВ), Ом |
28 |
23 |
21,7 |
1575 |
10 |
8,75 |
3,2 |
|
|||||||||
Rн(АВт), Ом |
44 |
16,7 |
19,4 |
14,1 |
9,3 |
3,7 |
0,35 |
|
|||||||||
Rн(ВтВ), Ом |
17,8 |
31,7 |
24,1 |
17,6 |
10,8 |
20,85 |
30,25 |
|
|||||||||
Rнср, Ом |
29,9 |
23,8 |
21,75 |
15,8 |
10 |
11,1 |
11,3 |
|
|||||||||
Пример расчёта для первого столбца:
Для фазы А:
Для фазы B:
Для фазы С:
Таблица 2. Характеристики инструментальной погрешности результатов прямых измерений
|
Прямые |
|||||||||
|
|
|||||||||
A |
I |
0,0025 А |
0,64 |
0,74 |
0,74 |
0,68 |
0,60 |
0,60 |
0,42 |
|
P |
0,75 Вт |
2,59 |
2,59 |
2,50 |
2,42 |
2,34 |
2,03 |
1,63 |
||
U |
1,50 В |
0,68 |
0,62 |
0,63 |
0,63 |
0,63 |
0,63 |
0,63 |
||
B |
I |
0,0025 А |
0,77 |
0,79 |
0,88 |
0,83 |
0,86 |
0,68 |
0,51 |
|
P |
0,75 Вт |
3,41 |
3,26 |
3,13 |
3,13 |
3,00 |
2,59 |
1,97 |
||
U |
1,50 В |
0,66 |
0,65 |
0,66 |
0,66 |
0,66 |
0,65 |
0,66 |
||
C |
I |
0,0025 А |
0,77 |
0,83 |
0,78 |
0,75 |
0,78 |
0,59 |
0,41 |
|
P |
0,75 Вт |
3,26 |
2,59 |
3,00 |
2,88 |
2,68 |
2,42 |
1,88 |
||
U |
1,50 В |
0,64 |
0,63 |
0,64 |
0,63 |
0,63 |
0,64 |
0,64 |
||
H |
I |
0,0375 А |
7,50 |
6,25 |
6,25 |
4,69 |
3,41 |
2,34 |
1,10 |
|
P |
0,75 Вт |
6,82 |
12,50 |
10,71 |
8,33 |
6,70 |
7,98 |
18,75 |
||
U |
0,06 В |
0,43 |
0,43 |
0,46 |
0,48 |
0,55 |
0,43 |
0,55 |
||
Пределы допускаемой приведённой погрешности
γА=0,5 – для амперметра;
γВ=0,5 – для вольтметра;
γВт=0,5 – для ваттметра;
Пределы измерения: Imax=0,5 А; Umax=300 В; Pmax=150 Вт;
Пример расчёта для фазы А для первого столбца:
γnA |
1,32 |
1,36 |
1,37 |
1,30 |
1,23 |
1,23 |
1,04 |
γnB |
1,43 |
1,45 |
1,54 |
1,49 |
1,52 |
1,34 |
1,17 |
γnC |
1,40 |
1,46 |
1,42 |
1,38 |
1,41 |
1,22 |
1,05 |
Таблица 3. Характеристики инструментальной погрешности результатов косвенных измерений
Косвенные |
||||||||
∆PnA, Вт |
4,56 |
4,67 |
4,56 |
4,20 |
3,85 |
3,31 |
2,27 |
|
∆PnB, Вт |
6,49 |
6,29 |
6,40 |
6,21 |
6,08 |
4,61 |
3,07 |
|
∆PnC, Вт |
6,11 |
5,05 |
5,67 |
5,29 |
5,02 |
3,95 |
2,61 |
|
∆Pn, Вт |
17,16 |
16,01 |
16,62 |
15,70 |
14,95 |
11,87 |
7,95 |
|
γPn,% |
7,25 |
7,08 |
7,52 |
6,63 |
6,19 |
4,18 |
1,99 |
|
∆PA, Вт |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
|
∆PB, Вт |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
|
∆Pc, ВТ |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
|
∆P, Вт |
2,25 |
2,25 |
2,25 |
2,25 |
2,25 |
2,25 |
2,25 |
|
γp,% |
3,04 |
2,78 |
2,85 |
2,78 |
2,65 |
2,32 |
1,81 |
|
γk,% |
10,29 |
9,86 |
10,37 |
9,41 |
8,83 |
6,50 |
3,80 |
|
γкпд,% |
9,86 |
15,28 |
13,56 |
11,11 |
9,34 |
10,30 |
20,56 |
|
γRn, % |
по I и U |
7,93 |
6,68 |
6,71 |
5,16 |
3,95 |
2,77 |
1,65 |
по P и I |
21,82 |
25,00 |
23,21 |
17,71 |
13,51 |
12,67 |
20,96 |
|
по U и P |
7,68 |
13,37 |
11,64 |
9,29 |
7,79 |
8,84 |
19,84 |
|
Пример расчёта для первого измерения
γnA=γUд + γIд = 0,68 + 0,64 = 1,32 %
∆PnA=
=
= 4,56 Вт
∆PnB=
=
= 6,49 Вт
∆PnC=
=
= 6,11 Вт
∆Pn=∆PnA+∆PnB+∆PnC=
= 17,16 Вт
γpn=
·100=
·100
= 7,25 %
∆P= ∆PA+∆PB+∆PC = 0,75+0,75+0,75 = 2,25 Вт
γp=
=
·100 = 3,04 %
γK = γp + γpn= 3,04 + 7,25 = 10,29 %
γKпд = γp + γpH = 3,04 + 6,82 =9,86 %
γRn=γUH + γIH = 0,43 + 7,5 =7,93 % По U и I
γRn=γPH + 2γIH = 6,82 + 2·7,5 = 21,82 % По P и I
γRn=γPH + 2γUH = 6,82 + 2·0,43 = 7,68 % По P и U
Рисунок 2. График зависимости коэффициента мощности электромашинного агрегата от сопротивления нагрузки
Рисунок 3. График зависимости коэффициента полезного действия от сопротивления нагрузки
Выводы:
В ходе данной лабораторной работы были рассмотрены инструментальные погрешности измерений. Эти погрешности квалифицируются, как инструментальные поскольку они порождены собственными погрешностями применяемых приборов.
Далее были определены и исследованы зависимости КПД и коэффициента мощности электромашинного агрегата от сопротивления нагрузки и построены графики их зависимости.
Из графика зависимости коэффициента мощности электромашинного агрегата от сопротивления нагрузки можно сказать, что при увеличении сопротивления коэффициент мощности убывает.
Из графика зависимости коэффициента полезного действия от сопротивления нагрузки видно, что при повышении сопротивления КПД в основном понижается.