Лабораторная установка и электрическая схема соединений

Лабораторная работа № 3

Измерение мощности в цепях постоянного и переменного тока

В данном разделе приведены задания по прямому и косвенному измерению мощности в электрических цепях постоянного и переменного тока.

Задание 1 - Косвенное измерение мощности методом амперметра и вольтметра.

Задание 2 - Определение методической погрешности измерений мощности,
       обусловленной влиянием приборов

Задание 3 - Калибровка ваттметра на постоянном токе с помощью образцовых
       амперметра и вольтметра.

Задание 4 - Прямое измерение активной мощности в цепи синусоидального тока.

Косвенное измерение мощности методом амперметра и вольтметра

- Цель работы

- Лабораторная установка и схема электрическая соединений

- Перечень аппаратуры

- Указания по проведению эксперимента

 

                                                                 Цель работы

Ознакомление с методом косвенного измерения мощности в электрической цепи – методом амперметра и вольтметра.

 

Лабораторная установка и электрическая схема соединений

Из теории электрических цепей известно, что мощность в ветви электрической цепи определяется произведением тока, протекающего по ветви, на напряжение на этой ветви (рис. 3.1.1).

а)

б)

 

Рис. 3.1.1. Мощность ветви электрической цепи.

а) мощность, потребляемая в ветви постоянного тока;

б) полная мощность ветви переменного тока.
U, I – действующие значения напряжения и тока ветви.

Данное определение используется для косвенного измерения мощности методом амперметра и вольтметра, измеряющих ток и напряжение на участке цепи. По показаниям этих приборов вычисляется мощность участка электрической цепи .

В цепи постоянного тока полярность включения приборов позволяет определить направление передачи энергии. На рис. 3.1.1а напряжение и ток направлены одинаково относительно зажимов «+» вольтметра и амперметра. В этом случае положительные показания приборов (, ) дают положительное значение мощности . Это соответствует мощности, отдаваемой источником  и потребляемой нагрузкой . Если вместо нагрузки  включить цепь, содержащую источники энергии, то, например, смена знака тока () будет соответствовать , т. е. передаче мощности из цепи, замещающей , к источнику

Для цепи переменного тока, в общем случае, методом амперметра и вольтметра определяется полная мощность участка электрической цепи , где  и  - действующие значения напряжения и тока рассматриваемого участка цепи. Полная мощность  совпадает с активной мощностью  для цепи, содержащей только активные сопротивления .

Электрические схемы соединений лабораторных установок для измерения мощности методом амперметра и вольтметра приведены на рис. 3.1.2 для постоянного тока, и на рис. 3.1.3 – для переменного тока. Установки (рис. 3.1.2 и 3.1.3) состоят из однофазного источника питания G1 (218), блока генераторов A1 (212.2) с выходами регулируемых постоянного и переменного напряжений, мультиметров MY60 (блок А3, 510.1) и РС5000 (блок А2, 534), блока резисторов А7 (2330).

В схемах рис. 3.1.2 измеряется мощность переменного резистора 330 Ом блока А7 (2330). Напряжение на резисторе устанавливается регулируемым источником постоянного или переменного напряжения (блок А1). Дополнительная регулировка тока в цепи осуществляется изменением сопротивления этого резистора. Задав напряжение и ток испытываемого элемента измеряют их величину амперметром и вольтметром (мультиметры блоков А2 и А3), и по результатам измерения  и  вычисляют мощность .

Однофазный источник питания G1 предназначен для безопасного питания блоков А1 (212.2) и приборов А2 (534) и А3 (510.1), требующих сетевого питания.

Рис. 3.1.2. Схема электрическая соединений для измерения мощности методом амперметра и вольтметра в цепи постоянного тока.

 

 

Рис. 3.1.3. Схема электрическая соединений для измерения мощности методом амперметра и вольтметра в цепи переменного тока.

 

Перечень аппаратуры

 

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Однофазный источник питания	218	~ 220 В / 16 А
А1	Блок генераторов напряжения	212.2	Синусоидальное напряжение Частота 0,2…20 кГц, Амплитуда 0…10 В
А2	Мультиметр	534	Цифровой мультиметр SANWAPC5000
А3	Блок мультиметров	510.1	Аналоговый мультиметр 7050, цифровой мультиметр MY60
А7	Блок резисторов	2330	Переменные резисторы 2х10 кОм; 330 Ом; 10 Ом