Masurarea Puterii Electrice #4

8/16/2019 Masurarea Puterii Electrice #4

http://slidepdf.com/reader/full/masurarea-puterii-electrice-4 1/16

Argument

Tema proiectului meu “Masurarea puterii electrice”face parte din domeniul

pregatirii mele profesionale. In cei patru ani de studiu am obordat intreaga gama demodule de pregatire in domeniul „Electronica si Automatizarii” insa cel mai multm-a atras modulul care are o larga aplicabilitate in domeniul electric. In cadrulelaborarii proiectului meu ar trebuii sa-mi extind aria de cunostinte studiind, faptce imi permite o pregatire profesionala mai buna.

Lucrarea cuprinde mai multe capitole conform tematicii primite. entrurealizarea ei am studiat materialul bibliografic indicat, precum !i alte surse

bibliografice, cum ar fi site-urile de pe internet.

Tema aleasa este structurata in capitole abordate separat ca p"rti distincte.#ontributia personala pri$ind elaborarea proiectului consta in selectareainformatiilor te%nice&practice si teoretice specifice specializarii.

'n acest fel am corelat cuno!tin(ele teoretice !i practice dob)ndite *n timpul

studiilor liceale cu cele *nt)lnite cu documenta(ia te%nic" de specialitate parcurs" *n

perioada de elaborare a lucrarii de atestat. Am ales acest proiect de atestat

profesional din lista oferita de indrumatorul de proiect, deoarece este un proiect

te%nic, si mi s-a parut interesant si util pentru examenul de obtinere a certificatului

de atestare profesionala. Aceast" lucrare reprezint" rodul muncii mele !i totodata o

pro$ocare pentru studiul !i practica $iitoare *n domeniul aflat *ntre !tiin(" !i art" al

electronicii. Lucrarea de fa(a realizat" la sfar!itul perioadei de perfec(ionare

profesional" *n cadrul liceului, consider c" se incadreaz" in contextul celor

afirmate mai sus.

1



Cap1. Masurarea puterii. Generalitati

1. Procesul de masurare

+copul masurarii este obtinerea experimentala a unei informatii cantitati$e asupra anumitor

proprietati ale unui obiect sau sistem si exprimarea ei sub o forma adec$ata pentru utilizator.

Asamblul operatiilor experimentale care se executa in $ederea obtinerii rezultatului masurarii

constituie procesul de masurare.

rocesul de masurare contine urmatoarele elemente principale masurandul marimea de

masurat, metoda de masurare, aparatul de masurat si etalonul. In functie de natura, precizia si

scopul masurari, aceste elemente au o importanta relati$a diferita. Ele determina marea $arietate

a masurilor in general si a masurilor electrice in particular.

/. 0asurandul -nu toate proprietatile unui obiect sau ale unui sistem sunt masurabile. 1 prima

conditie de masurabilitate este ca marimea sa constituie o multime ordonabila, adica o multime

in care sa se poata defini relatiile de egal, mai mic si mai mare intre elementele ei.

2. 0etoda de masurare 3prezenta marimii de referinta a etalonului, c%iar daca unori este mai

putin e$identa, este indispensabila. +e pot deosebi masurari prin comparatie simultana si

masurari prin comparatie succesi$a.

4. Aparatul de masurat 3in general, marimea de iesire depinde nu numai de marimea de intrare,

ci si de alte marimi care influenteaza aparatul. Aceste marimi sunt numite marimi de influenta.

#ele mai obisnuite sunt marimile caracteristice mediului in care se face masurarea marimi

perturbatoare electromagnetice si marimi proprii obiectului supus masurari.

5. Etalonul 3unicitatea si conformitatea masurarilor, in orice loc si la orice moment, reclama un

sistem de etaloane care sa asigure generarea principilor unitati de masura, mentinere acestor

unitati de masura si corelarea intre ele a unitatilor de masura. Aceste trei operatii fundamentale in

acti$itatea metrologica se efectueaza in mod corespunzator cu urmatoarele trei categorii de

etaloane de definitie, de conser$are si de transfer.

2. Notiuni introductive despre masurarea puterii electrice

2



Importanta practica a masurarilor electrice in te%nica moderna nu mai necesita sublinieri .

Atat sc%imburile de energie, cat si sc%imburile de informatie se fac cel mai frec$ent pe suportul

marimilor electromagnetice, a caror masurare precisa conditioneaza desfasurarea normala a

proceselor implicate.

rin masurari electrice se intelege masurarea marimilor electromagnetice, prin orice

mi6loace, electromecanice, electrotermice, electrooptice, electronice etc.

0asurarea puterii constituie una din putinele masurari electrice care poate fi efectuata in

intregul spectru de frec$enta al marimilor electromagnetice din curent continuu pana la

frec$entele de racordare cu spectrul radiatiilor inflarosii. uterea masurata este fie puterea

absor$ita de aparatul de masurat de la un generator fie puterea transmisa pe un circuit de la un

generator la o sarcina, ambele exterioare aparatului. In primul caz masurarea se face cu un7attmetru de absortie iar in al doilea caz cu un 7attmetru de trecere.

1. Masurarea puterii absorbite 3masurarea puterii absorbite se executa in cazurile in care

este necesar sa se determine puterea pe care o poate debita un generator, sau un alt sistem

de generare si&sau de transmitere a puterii, pe o sarcina specificata. 0asurarea puterii

absorbite in audiofrec$enta se efectueaza cu aparatele specializate numite 7attmeter de

iesire.2. Masurarea puterii transmise 3pentru masurarea puterii transmise este necesara

multiplicarea tensiunii si a curentului urmata de medierea produsului obtinut.

3. Masurarea energiei 3oricare din aparatele de masurat puterea acti$a poate fi utilizat

pentru masurarea energiei acti$e, daca se integreaza in timp marimea de iesire a

aparatului. #ontoarele electromecanice utilizate in prezent sunt bazate pe multiplicatorul

cu inductie. #ontoarele electronice s-au oprit la multiplicatorul cu modulatie in

amplitudine si durata care le asigura o precizie superioara tuturor contoarelor

electromecanice cunoscute.

Cap 2. Masurarea puterii în circuite monofazate de curent alternativ

1. Notiuni teoretice

3



resupun)nd un dipol electric a$)nd aplicata la borne tensiunea u si fiind parcurs decurentul I, puterea instantanee la borne este data de relatia

p8ui

uterea instantanee este primita sau cedata, dupa cum sensurile tensiunii la borne u sicurentul i, se asociaza dupa regula de la receptoare sau generatoare.

uterea acti$a consumata de un receptor sau debitata de un generator se defineste ca$aloarea medie a puterii instantanee luata pe o perioada.

uterea aparenta + este produsul $alorilor efecti$e ale tensiunii si curentului

+89I

uterea reacti$a

:89I sin ;

In circuitele de ca. monofazat, puterea acti$a se masoara cu a6utorul 7attmetrelor electrodinamice sau feromagnetice are bobina fixa legata *n serie in circuitul de masurare sidimensionata astfel meat sa permita trecerea curentului / absorbit de receptor< bobina mobilaeste montata *n serie cu o rezistenta aditionala, la bornele ci aplic)ndu-se tensiunea 9 =ig.2.

=ig.2.

>e$iatia a a 7attmetrului este proportionala cu puterea acti$a data de tensiunea aplicatacircuitului de tensiune si curentul ce parcurge bobina de curent a 7attmetrului.

entru ca indicatia 7attmetrului sa fie obtinuta *n sensul normal al scarii sale, c)nd ?@,trebuie respectata polaritatea bornelor aparatului. In acest scop, *nceputurile bobinelor de curent

si de tensiune sunt marcate cu un semn distincti$ asterix, sageata, litera, etc.

Indicatia 7attmetrului depinz)nd de ung%iul de defaza6 prin factorul de putere cos p,

rezulta ca pentru $alori ale ung%iului p cuprinse *ntre -B@C si DB@, de$iatia este *n sensul normal

4



al scarii. >e$iatia de$ine negati$a pentru ung%iuri ce depasesc B@ indiferent *n ce sens, ceea ce

se *nt)mpla la alimentarea circuitelor 7attmetrului cu surse diferite ex la utilizarea lor *n

circuitele trifazate< pentru a se obtine de$iatia *n sensul normal a scarii se in$erseaza polaritatea

la unul din circuitele 7attmetrului se sc%imba cu /F@ faza curentului fie *n bobina de curent fie

*n bobina de tensiune, citirea respecti$a lu)ndu-se cu semnul minus.

>eterminarea puterii masurate de 7attmetru se face pe baza relatiei 8#7GH7, unde #7

este constanta 7attmetrului, iar H7 este numarul de di$iziuni citite *n momentul masurarii.

#onstanta 7attmetrului se determina pe baza $alorilor nominale ale curentului, tensiunii

si factorului de putere, de obicei egal cu unitatea, $alori pentru care de$iatia a trebuie sa

rezulte egala cu de$iatia maxima.

#ircuitele de curent si de tensiune ale 7attmetrului sunt dimensionate pentru anumite

$alori nominale ale curentului si tensiunii. Extinderea domeniului de masurare a bobinei detensiune se realizeaza p)na la tensiuni de J@@ prin montarea *n circuitul de tensiune al

7attmetrului a unor rezistente aditionale. entru tensiuni mai mari de J@@, se utilizeaza

transformatoare de masura de tensiune. #ircuitele de curent ale 7attmetrelor sunt dimensionate,

*n general pentru curenti p)na la KA.

entru curenti mai mari de KA, extinderea domeniului de masura a circuitului de curent

se realizeaza prin transformatoare de masura de curent.

>atorita dependentei de$iatiei 7attmetrului de factorul de putere cos p, se poate*nt)mpla, *n cazul unei folosiri neatente *n monta6ele de laborator, ca circuitele de curent si de

tensiune s) fie supra*ncarcate si totusi de$iatia sa nu depaseasca $aloarea sa maxima .

>e aceea, se recomanda sa se foloseasca *n acelasi monta6 cu 7attmetrul, un ampermetru si un

$oltmetru pentru urmarirea *n permanenta a marimilor din circuit curent si tensiune, care nu

trebuie sa depaseasca limita superioara a inter$alului de masurare al circuitelor 7attmetrului.

0asurarea puterii acti$e *n circuitele monofazate se realizeaza cu a6utorul 7attmetrului

legat *n monta6 amonte si *n monta6 a$al .+e masoara puterea acti$a consumata de receptorul ,

utiliz)ndu-se urmatoarele notatii

7 - indicatia 7attmetrului<

I - $aloarea efecti$a a curentului indicat de ampermetru<

9 - $aloarea efecti$a a tensiunii masurate de $oltmetru<

M $ - rezistenta interna a $oltmetrului<

5



M A - rezistenta interna a ampermetrului<

M 7 - rezistenta circuitului de tensiune a 7attmetrului<

r 7 - rezistenta bobinei de curent a Nattmetrului.

c!eme de lucru si aparate folosite

0onta6ul / pentru masurarea puterii *n c.c. cu ampermetru si $oltmetrul

A-ampermetru KA<-$oltmetru,M- rezistentaO-*ntrerupator cu doua pozitii

0onta6ul 2

pentru masurarea puterii acti$e *n circuite monofazate de ca.

A - ampermetru KA< - $oltmetru - 4@@<N - 7attmetru - Ia8KA< 9J@<M a - rezistenta aditionala<P - bobina cu miez de fier<O / - *ntrerupator cu 2 pozitii<O 2 - *ntrerupator cu I pozitii<

6



O - *ntrerupator de tablou.

2. Calcularea puterii cunosc"nd tensiunea #i curentul

'n circuitul de mai sus a$em o baterie de /F , !i un bec cu o rezisten(" de 4 Q. =olosind legea

lui 1%m pentru determinarea curentului, ob(inem

>up" ce am aflat $aloarea curentului, putem lua aceast" $aloare !i s" o *nmul(im cu cea atensiunii pentru a determina puterea

rin urmare, becul dega6" o putere de /@F N, at)t sub form" de lumin", c)t !i sub form" dec"ldur".

+" *ncerc"m acum s" lu"m acela!i circuit, dar s" m"rim tensiunea la bornele baterieisc%imb"m bateria !i s" $edem ce sa *nt)mpl". Intui(ia ne spune c" $a cre!te curentul prin circuit pe m"sur" ce tensiunea bateriei cre!te iar rezisten(a becului r"m)ne aceea!i. Ri puterea $a cre!tede asemenea.

Acum, tensiunea bateriei tensiunea electromotoare este de 4J *n loc de /F c)t era *nainte.Pecul are o $aloarea a rezisten(ei tot de 4 S. #urentul este acum.

Trebuia s" ne a!tept"m la acest lucru dac" I 8 E & M, !i dubl"m E-ul pe c)nd M-ul r"m)neacela!i, curentul ar trebui s" se dubleze. 'ntr-ade$"r, asta s-a !i *nt)mplat< acum a$em /2 A *n locde J A c)(i a$eam *nainte. +" calcul"m acum !i puterea

7

http://www.circuiteelectrice.ro/curent-continuu/legea-lui-ohm/relatia-tensiune-curent-rezistenta/#legea-lui-ohm






1bser$"m c" puterea a crescut precum ne-am fi a!teptat, dar a crescut pu(in mai mult dec)tcurentul. >e ce entru c" puterea este func(ie de produsul dintre tensiune !i curent, iar *n acestcaz, ambele $alori, !i curentul !i tensiunea, s-au dublat fa(" de $alorile precedente, astfel c" puterea a crescut cu un factor de 2 x 2, adic" 5. ute(i $erifica acest lucru *mp"r(ind 542 la /@F !iobser$)nd c" propor(ia dintre cele dou" $alori este *ntr-ade$"r 5.

=olosind reguli algebrice pentru a manipula formulele, putem lua formula original" a puterii !is" o modific"m pentru cazurile *n care nu cunoa!tem !i tensiunea !i curentul

3. Calcularea puterii cunosc"nd tensiunea #i rezisten$a

'n cazul *n care cunoa!tem doar tensiunea E !i rezisten(a M

%. Calcularea puterii cunosc"nd curentul #i rezisten$a

'n cazul *n care cunoa!tem doar curentul I !i rezisten(a M

Cap 3. M&'(A()A P'*)(++ ),)C*(+C) -N C'()N* CN*+N''

1. Notiuni teoretice

uterea absorbita de un receptor, conectat fntr-un circuit de c.c, se defineste ca produsul fntretensiunea la bornele sale 9M si curentul pe care *l absoarbe de la sursa de alimentare, IM

M 89M IM /

8



uterea debitata de un generator se defineste ca produs *ntre tensiunea la bornele sale 9osi curentul debitat, Io

o89oIo 2

>in definitiile pu 2@52@722Ju terilor absorbite de un receptor consumator si debitatade un generator sursa, rezulta metodele de masurare a puterii *n c.c

a metoda indirecta cu ampermetrul si $oltmetrul<

b metoda directa cu 7attmetrul.

2. Metoda indirecta cu ampermetrul si voltmetrul /metoda voltampermetric"0

entru determinarea puterii consumate de receptor sau debitata de sursa, in c.c. se utilizeazadoua aparate magnetoelectrice un ampermetru si un $ol*metru. >upa modul de conectare al

$oltmetmlui fata de ampermetru, se disting monta6ul amonte fig.l.a. c)nd $oltmetrul este legat*n circuit *naintea ampermetru*ui si monta6 a$al fig. l.b. c)nd $oitmetrul este legat fn circuitdupa ampermetru.

>aca se noteaza cu 9 si I, indicatiile $oltmetrului, respecti$ ampermetruiui, cu M$ si MArezistentele interioare aUe $oltmetrului respecti$ ampermetruiui, expresiile puterii consumate dereceptor, respecti$ debitate de generator sunt

=ig.l.a. =ig.l.b.

Montaul

- puterea consumata de receptor- puterea debitata de sursa

+e constata ca puterea consumata de receptor M si puterea debitata de generator suntdate de produsul indicatiilor ampermetrului si $oltmetrului, din care se scad sau se aduna puterileconsumate de aparatele de masura A8M AGI2 si 892&M$.

In general, aceste consumuri fiind mici, se pot negli6a, si puterea se calculeaza cu relatiam89I.

9



Eroarea relati$a de metoda la masurarea puterii consumate de receptor M *n monta6amonte este cu at)t mai mica, cu c)t caderea de tensiune pe ampermetrul 9A8M AI este mai micadec)t caderea de tensiune pe receptorul M< monta6ul este adec$at pentru masurarea receptoarelor de puteri mari.

Eroarea relati$a de metoda la masurarea puterii consumate de receptor M *n monta6a$al este cu at)t mai mica, cu c)t curentul prin $oltmetru I 89&M este mai mic dec)t curentul I

din circuit, deci cu c)t rezistenta M$ a $oltmetrului este mai mare dec)t rezistenta receptorului M<

monta6ul este adec$at pentru masurarea consumului de putere al receptoarelor cu rezistenta mica,

deci a puterilor mici. Indiferent de ni$elul de conectare al aparatelor, *ntre puterile o - generata

de sursa< M - consumata de receptor si puterea absorbita de aparate A si $, exista relatia V8

M D A D $.

uterea reprezint" energia consumat" *n unitatea de timp 8N&t. 9nitatea de m"sur" pentru putere *n +I este 7attul a$)nd simbolul N.

'n curent continuu *ntreaga energie absorbit" de un consumator de la o surs" se consum", *n

sensul c" se transform" *n alte forme de energie caloric", mecanic", luminoas" etc.

0"surarea puterii electrice consumate de receptoare *n c.c. se poate face

-direct, cu a6utorul 7attmetrelor electrodinamice sau ferodinamice figura / a.

-indirect cu a6utorul a dou" aparate, ampermetru !i $oltmetru /metoda ampermetrului si

$oltmetrului0, conectate *ntr-un monta6 industrial a$al sau amonte figura / b.

a0 b0

ig.1

'n curent continuu puterea se poate calcula cu rela(ia 8 9WI.

10



ornind de la aceast" rela ie, se poate deduce faptul c" puterea consumat", *n curentț

continuu, de un receptor, a$)nd rezisten(a electric" M, se poate m"sura cu un ampermetru !i

$oltmetru.

0"surarea puterii *n c.c. prin metoda indirect" comport" dou" $ariante pentru instala(ia dem"surare, *n func(ie de modul de legare a $oltmetrului fa(" de ampermetru !i anume- varianta amonte figura 2 -$oltmetrul se leag" *naintea ampermetrului

- varianta aval figura 4- $oltmetrul se leag" dup" ampermetru

a0 b0

=ig.2

a0 b0

Fig.3

'n varianta amonte tensiunea 9 m"surat" de $oltmetru este suma dintre tensiunea la bornele receptorului 9M !i c"derea de tensiune pe rezisten(a intern" a ampermetrului 9A8r AI

In varianta aval intensitatea curentului electric,masurat" de ampermetru I, este suma

dintre intensitatea IM a curentului de sarcin", ce str"bate receptorul !i intensitatea I 8 9 & M a

curentului ce str"bate $oltmetrul.

11



#ele dou" aparate, ampermetrul !i $oltmetrul, *n timpul m"sur"rii, consum" putere. >in

acest moti$, indiferent de monta6ul utilizat, se introduce o eroare de metod". entru a a$ea o

m"surare corect" se introduc corec(ii, care depind de monta6ul *ntrebuin(at.

entru monta6ul amonte M 8 9M IM 8 9-9AI 8 9-r AII 8 9I-r AI2

entru monta6ul a$al ( )V V

V R R R

R

U UI

R

U U UI I I U I U P

2

−=−=−==

Erorile sistematice prezint" importan(" numai *n cazul *n care ordinul de m"rime al

puterilor m"surate este comparabil cu cel al puterilor consumate de aparatele de m"surat. >ac"

ordinele de m"rime difer" !i eroarea sistematic" este foarte mic", ea poate fi negli6at".

#)nd M ?? r A r A fiind rezisten(a ampermetrului se $a folosi $arianta amonte. #)nd M

M $ M $ fiind rezisten(a $oltmetrului se $a folosi $arianta a$al.

3.M&'(A()A P'*)(++ C' 4A**M)*(', ),)C*(5+NAM+C

A' )(5+NAM+C

Nattmetrul electrodinamic sau ferodinamic este cel mai utilizat aparat pentru m"surarea

direct" a puterii electrice.

Aparatul este alc"tuit din dou" bobine una fix" !i alta mobil". Pobina fix" de curent se

leag" *n serie *n circuit, fiind parcurs" de acela i curent ca i receptorul Iș ș /8I. Pobina mobil" de

tensiune se leag", *mpreun" cu o rezisten(" M ad adi(ional", *n paralel *n circuit,fiind alimentat" cu

aceia i tensiune ca i cea de la bornle circuituluiș șad

Rr

U I

+

=2 .

Electrodinamic sau ferodinamic este propor ional" cu puterea electric" i, ca urmare, acesteaț ș

se pot grada direct in 7a i.Aparatele se pot utiliza caț 7attmetre, cu scar" uniform".

+c%ema si monta6ul, utilizate pentru m"surarea puterii cu 7attmetrul electrodinamic sau

ferodinamic, sunt cele din figura K.'n cazul monta6ului din figura se poate alege $arianta amonte

O pe pozi(ia a sau a$al O pe pozi(ia b.

12

a

K1

A

b

RadV R

K



=ig.K

>eoarece la 7attmetre exist" pericolul de supra*nc"rcare c%iar dac" indica(ia aparatului este

sub limita de m"surare $alorile I sau 9 pot dep"!i $alorile nominale c%iar dac" produsul IW9 este

*n limite nominale, la utilizarea 7attmetrului este necesar s" se monteze un ampermetru *n serie

!i un $oltmetru *n paralel cu a6utorul c"rora s" se poat" urm"ri *nc"rcarea 7attmetrului.

Montarea 6attmetrului in circuit. entru a ob(ine o indica(ie corect", *n sensul c" acul

indicator s" se deplaseze de la st)nga la dreapta, este necesar s" se respecte o anumit" ordine de

legare a celor dou" bobine. 'n acest scop, 7attmetrele sunt pre$"zute cu c)te o born" marcat"

printr-o stelu(" reprezent)nd *nceputurile bobinelor de curent !i de tensiune,care se $or lega

*ntotdeauna spre surs".

4attmetre cu mai multe domenii de m7surare.+unt pre$"zute cu mai multe domenii pentru

intensitatea curentului electric !i mai multe domenii pentru tensiune Exemplu I/8@,KA<284@@

figura J

Fig 6

entru a putea determina puterea m"surat" de 7attmetru, este necesar s" se cunoasc",constanta O 7 a 7attmetrului, corespunz"tor domeniilor alese pentru intensitatea curentului !i pentru tensiune. #onstanta O 7 reprezint" puterea corespunz"toare unei di$iziuni a sc"rii gradate

13



i se calculeaz" cu rela iaș ț

α

⋅=

di$

9IO

max

nn

7 unde In este domeniul de m"surare ales pentru

intensitatea curentului, 9n este domeniul de m"surare ales pentru tensiune, Hmax este num"rulmaxim de di$iziuni ale sc"rii gardate.

uterea m"surat" de 7attmetru *n cazul *n care acul indicator arat" H di$iziuni, $a fi

8 O 7WH X7Y.

Ane8e

14



15



9ibliografie

/. 0AZEA, =L., !.a., Electrotehnică şi maşini electrice,

Editura >idactic" !i edagogic", Pucure!ti, /B[J2. 1, E9VEZ, !.a., Măsurări electrice, Editura =acla,

Timi!oara,/BF/4. 777.7i\ipedia.org

5. 666.cribd.com

16

http://www.wikipedia.org/

http://www.wikipedia.org/

Masurarea Puterii Electrice #4

Documents

Transcript of Masurarea Puterii Electrice #4