LV5. Pomiary przemiennych napięć i prądów w obwodach jednofazowych

Transkrypt

1 LV5 Pomiary przemieych apięć i prądów w obwodach jedofazowych Celem ćwiczeia jest zapozaie z problematyką wyzaczaia wartości apięcia i prądu z próbek sygału zebraych w obwodzie pomiarowym apięcia przemieego.. Wprowadzeie Dla przebiegów ciągłych wartość uteczą apięcia określamy z zaleŝości: a wartość uteczą prądu: U 0 u( t) dt () I 0 i( t) dt () gdzie: u(t), i(t) - wartości chwilowe apięcia i prądu - okres apięcia i prądu. ZałóŜmy, Ŝe w określoych chwilach czasowych dokoaliśmy zebraia próbek apięcia i prądu. Odstęp pomiędzy kolejymi próbkami p jest stały i określoy w astępujący sposób: P t j+ -t j (3) W takim przypadku wartości chwilowe apięcia i prądu będą reprezetowae przez kody cyfrowe odpowiedio dla apięcia: u(t j ) N (t j ) (4) oraz prądu: i(t j ) N i (t j ) (5) Kiedy liczba próbek jest duŝa to asze zaleŝości przyjmują astępującą postać: U j N ( t ) u j (6) I j N ( t ) i j (7). Opis staowia ćwiczeiowego Staowio pomiarowe zostało zbudowae w oparciu komputer wraz kartą pomiarową z odpowiedim programem sterującym. Doprowadzeie sygałów pomiarowych do wejść karty pomiarowej wymaga dostosowaia ich rodzaju i poziomu. Schemat układu pomiarowego został przedstawioy a rysuku.

2 A przekładik prądowy K L V k l przekładik apięciowy M m N R d R d R b B B AI3 AI AI4 AI AI GND Rys.. Schemat układu pomiarowego W układzie kodycjoującym sygały zostały uŝyte odpowiedio przekładiki apięciowy i prądowy. Zastosoway przekładik apięciowy ma stadardowe apięcie wyjściowe 00V co uiemoŝliwia bezpośredie dołączeie do wejść karty pomiarowej o zakresie wejściowym ±0V. Dostosowaie poziomu sygału wymagało zastosowaia dodatkowego dzielika apięcia zbudowaego z uŝyciem rezystorów R d i R d. Dodatkowo dla zapewieia bezpieczeństwa karty pomiarowej zastosoway został trasil zabezpieczający przez pojawieiem się zbyt duŝej wartości apięcia. W torze prądowym potrzeba jest kowersja prądu w apięcie. Dokoywae jest to a rezystorze R b staowiącym obciąŝeie stroy wtórej przekładika prądowego. Podobie jak w torze apięciowym tu takŝe zostało zastosowae zabezpieczeie w postaci trasila. Pael przyrządu pomiarowego zrealizowaego z uŝyciem komputera i odpowiediego oprogramowaia został przedstawioy a rysuku. W górym, lewym rogu jest moŝliwość wpisaia wartości stałych układu kodycjoowaia sygału, poiŝej zajduje się wykres pokazujący przebiegi zarejestrowae a wejściu karty pomiarowej zgodie z astawioymi zakresami pomiarowymi. Po prawej stroie od tego wykresu zajdują się tablice próbek apięć i prądów przeliczoe zgodie ze stałymi układu kodycjoowaia. W odpowiedio ozaczoych okach zajdują się wyzaczae z próbek wartości utecze apięcia i prądu, wartości średie wyprostowae apięcia i prądu oraz współczyików kształtu apięcia i prądu. Wartości wyzaczoe po lewej stroie wyzaczae są za okres, atomiast wartości w okie środkowym wyzaczae są ze wszystkich zadaych próbek N. Wykres po prawej stroie pokazuje przebiegi wartości chwilowych apięć i prądów przeliczoych poprzez stałe układu kodycjoowaia. Pokazywaa jest a im takŝe liia odpowiadająca wartości uteczej prądu obliczoej za okres. Program pracuje w pętli, dlatego aleŝy uruchamiać go za pomocą przyciu. Wyiki są odświeŝae co sekudę. Wykresy pokazują wartości zebrae od początku cyklu

3 pomiarowego i poiewaŝ ie została zastosowaa sychroizacja z siecią eergetyczą mogą ulegać przesuięciu po kaŝdym odświeŝeiu. Rys.. Wygląd Paelu programu wykorzystywaego w ćwiczeiu 3. Wykoaie ćwiczeia 3.. Uruchomieie staowia i zapozaie się z programem Sprawdzić czy odłączoy jest obwód pomiarowy od zasilaia oraz czy odłączoe są obciąŝeia. Włączyć komputer i poczekać a uruchomieie systemu operacyjego. Uruchomić środowio LabView. W okie Gettig Started wybrać opcję Ope/Browse.., przejść do katalogu C:/Laboratorium_ME_LabView/Labor_LV_5 i otworzyć plik przyrządu wirtualego Lab_ME_LV_5.vi. Kombiacją klawiszy CRL+E przełączyć oko programu pomiędzy Paelem a Diagramem. Zapozać się z budową Paelu i Diagramu. Zwrócić uwagę a pętle a Diagramie programu, ich rodzaje i liczbę. 3.. Aaliza Diagramu połączeń przyrządu wirtualego Przełączyć oko programu a Diagram. Przyciiem włączyć oko pomocy kotekstowej Cotext Help. Odszukać fragmet realizujący obliczaie wartości uteczej za okres, uteczej ze wszystkich próbek, średiej za okres, średiej ze wszystkich próbek. Przerysować odpowiedi fragmet diagramu połączeń do protokołu. Korzystając z oka pomocy kotekstowej opisać a przerysowaym fragmecie diagramu wykorzystae w im obiekty. Odaleźć a diagramie miejsca gdzie są tablice próbek apięcia i prądu wykorzystywae do obliczeń. W sprawozdaiu zazaczyć je a diagramie.

4 3.3. Wydruk dokumetacji programu Utworzyć a dyu twardym komputera pliki z dokumetacją wykorzystywaego w ćwiczeiu przyrządu wirtualego. Pliki będą zawierać obraz Paelu oraz Diagramu i aleŝy je zapisać do katalogu: C:/studet/LCRRRR_azwio gdzie L ozacza literę idetyfikującą grupę laboratoryją, C ozacza umer zespołu w grupie, RRRR ozacza aktualy rok, azwio jest azwiiem osoby wykoującej sprawozdaie. Kolejość postępowaia została opisaa w istrukcji do ćwiczeia LV. Odszukać zapisae pliki a dyu i sprawdzić ich zawartość. Zaotować w protokole azwę utworzoego katalogu i azwy zapisaych w im plików z opisem zawartości Procedura uruchamiaia staowia pomiarowego Ze względu a bezpieczeństwo osób wykoujących pomiary oraz karty pomiarowej aleŝy przestrzegać procedury uruchamiaia i wyłączaia staowia. Nie dopuszczać do sytuacji gdy zasilay jest obwód pomiarowy a ie jest zasilaa karta pomiarowa (wyłączoy komputer). Bezpiecze wykoaie pomiaru powio odbywać się w kolejości: - połączeie obwodu pomiarowego (o ile wcześiej ie został juŝ połączoy) i podłączeie go do odpowiedich wejść karty pomiarowej, - załączeie zasilaia staowia, - załączeie komputera i uruchomieie programu obsługi, - podłączeie zasilaia odbiorika w układzie pomiarowym, - podłączeie obwodu pomiarowego do zasilaia. Wyłączeia staowia pomiarowego dokoujemy w kolejości odwrotej pamiętając o koieczości wyłączeia obwodu pomiarowego przed wyłączeiem komputera Badaie wpływu ilości próbek a wartości wyzaczaych parametrów Jako obciąŝeie podłączyć Ŝarówkę. Wpisać wartości stałych bloku kodycjoowaia sygału i zaotować je do tabeli. Uruchomić program przyciiem (zwrócić uwagę, czy zmieił się o do postaci ). Zwrócić uwagę czy wyzaczae wartości utecze apięcia i prądu odpowiadają wartościom mierzoym przez przyrządy aalogowe. JeŜeli wartości są prawidłowe przystąpić do badaia wpływu ilości próbek a wyzaczae wartości zgodie z tabelą. JeŜeli okaŝe się, Ŝe wartość zmieia się w sposób zaczący do tabeli zaotować ajmiejszą i ajwiększą zaobserwowaą wartość wyzaczaego parametru. Zwrócić uwagę co powoduje taką zmieość. Które wartości zaleŝą od liczby próbek i w jaki sposób? Zaotować wiosek do protokołu. W sprawozdaiu aleŝy określić jaką wartość moŝemy przyjąć za odiesieie i względem tej wartości obliczyć błędy pomiaru dla iej ilości próbek. JeŜeli wyiki zawierały ajmiejszą i ajwiększą i ajmiejszą wartość aleŝy obie z tych wartości aieść a wykres i ozaczyć ją a wykresie ie jako krzywą ale jako przedział wartości. Po zakończeiu pomiarów zatrzymać program klawiszem SOP. Odczekać, aŝ program dokończy wszystkie rozpoczęte pętle pomiarów (przyci powróci do postaci ).

5 3.6. Wyzaczaie wartości dla róŝych typowych obciąŝeń spotykaych w sieci eergetyczej ObciąŜeie rezystacyje Podłączyć obciąŝeie w postaci Ŝarówki. Uruchomić program przyciiem (zwrócić uwagę, czy zmieił się o do postaci ). Zaotować zmierzoe wartości do tabeli. Przebiegi wartości chwilowych prądu i apięcia zapisać do pliku zgodie z istrukcją do ćwiczeia LV. Po zakończeiu pomiarów zatrzymać program klawiszem SOP. Odczekać, aŝ program Przeszukać tablicę próbek apięcia i prądu - zaotować wartości maksymale odszukae w ObciąŜeie pojemościowe Podłączyć obciąŝeie w postaci kodesatora. Uruchomić program przyciiem (zwrócić uwagę, czy zmieił się o do postaci ). Zaotować zmierzoe wartości do tabeli 3. Przebiegi wartości chwilowych prądu i apięcia zapisać do pliku zgodie z istrukcją do ćwiczeia LV. Określić z wykresu wartość przesuięcia fazowego i zaotować ją do protokołu. Spróbować wytłumaczyć kształt przebiegu i zaotować te wiosek do protokołu. Po zakończeiu pomiarów zatrzymać program klawiszem SOP. Odczekać, aŝ program Przeszukać tablicę próbek apięcia i prądu - zaotować wartości maksymale odszukae w Na podstawie wyzaczoych parametrów określić impedację kodesatora oraz jego pojemość i porówać z wartością podaą przez produceta ObciąŜeie rezystacyjo-idukcyje Podłączyć obciąŝeie w postaci ieobciąŝoego autotrasformatora. Uruchomić program przyciiem (zwrócić uwagę, czy zmieił się o do postaci ). Zaotować zmierzoe wartości do tabeli 3. Przebiegi wartości chwilowych prądu i apięcia zapisać do pliku zgodie z istrukcją do ćwiczeia LV. Określić z wykresu wartość przesuięcia fazowego i zaotować ją do protokołu. Spróbować wytłumaczyć kształt przebiegu i zaotować te wiosek do protokołu. Po zakończeiu pomiarów zatrzymać program klawiszem SOP. Odczekać, aŝ program Przeszukać tablicę próbek apięcia i prądu - zaotować wartości maksymale odszukae w ObciąŜeie w postaci owoczesego źródła światła Podłączyć obciąŝeie w postaci świetlówki kompaktowej. Uruchomić program przyciiem (zwrócić uwagę, czy zmieił się o do postaci ). Zaotować zmierzoe wartości do tabeli 3. Przebiegi wartości chwilowych prądu i apięcia zapisać do pliku zgodie z istrukcją do ćwiczeia LV. Spróbować określić z wykresu wartość przesuięcia fazowego i zaotować ją do protokołu. Wytłumaczyć kształt przebiegu i zaotować te wiosek do protokołu.

6 Po zakończeiu pomiarów zatrzymać program klawiszem SOP. Odczekać, aŝ program Przeszukać tablicę próbek apięcia i prądu - zaotować wartości maksymale odszukae w ObciąŜeie w postaci zestawu komputerowego Wyłączyć zestaw komputerowy, przełączyć go jako obciąŝeie obwodu pomiarowego. Uruchomić poowie komputer i obwód pomiarowy. Po załadowaiu systemu uruchomić środowio LabView i otworzyć odpowiedi program. Wpisać stałe układu kodycjoowaia sygału po czym uruchomić program przyciiem (zwrócić uwagę, czy zmieił się o do postaci ). Zaotować zmierzoe wartości do tabeli 3. Przebiegi wartości chwilowych prądu i apięcia zapisać do pliku zgodie z istrukcją do ćwiczeia LV. Spróbować określić z wykresu wartość przesuięcia fazowego i zaotować ją do protokołu. Wytłumaczyć kształt przebiegu i zaotować te wiosek do protokołu. Po zakończeiu pomiarów zatrzymać program klawiszem SOP. Odczekać, aŝ program Przeszukać tablicę próbek apięcia i prądu - zaotować wartości maksymale odszukae w 4. Wykoaie sprawozdaia W sprawozdaiu aleŝy przedstawić kolejo dla kaŝdego puktu uzyae rezultaty w postaci: zapisaych plików graficzych, tabelek z wyikami badań i obliczeń, wzory uŝyte do obliczeń, wykresy, wioi itp. We wioach końcowych podsumować wyiki badań, określić czy ma zaczeie sposób i ilość braych próbek do obliczeń wartości charakteryzujących przebiegi apięć i prądów w obwodach siusoidalych.

7 5. abelki abela. Parametry układu kodycjoowaia sygału or apięciowy or prądowy przekładia przekładika stała dzielika apięcia przekładia przekładika rezystacja boczika abela. Badaie wpływu ilości próbek a wyzaczaie wartości liczba próbek przyrządy aalogowe wartości wyzaczae za okres wartości wyzaczae ze wszystkich próbek N U I U U śrwyp I I śrwyp U U śrwyp I I śrwyp - V A V V A A V V A A abela 3. Uzyae wartości dla poszczególych typów obciąŝeń (osoba tabela dla kaŝdego typu badaego obciąŝeia) przyrządy aalogowe wartości wyzaczae za okres wartości wyzaczae ze wszystkich próbek U I U U śrwyp k ku I I śrwyp k ki U U śrwyp I I śrwyp V A V V - A A - V V A A wartość maksymala U V wartość maksymala I A