Tema 13 – masurarea puterii electrice in curent continuu, prin metoda directa

 

Competente :

Toti elevii trebuie :

 

C1. Sa descrie wattmetrul electrodinamic analogic:

 

- sa identifice aparatul dintr-o grupa de aparate si in schemele electrice;

- sa cunoasca elementele componente ale wattmetrului si sa precizeze cum se leaga in circuitul de masurare;

- sa intocmeasca schema electrica a circuitului de masurare a puterii cu wattmetrul electrodinamic analogic;

- sa identifice in scheme wattmetrul si sa-l reprezinte cu ajutorul simbolului;

- sa precizeze ce fel de scara gradata are wattmetrul electrodinamic analogic;

 

C2. Sa masoare puterea electrica in circuitele de curent continuu, folosind wattmetrul electrodinamic:

 

- sa lege in circuit aparatul, in functie de valoarea puterii ce urmeaza a fi masurata;

- sa selecteze domeniile de masurare pentru intensitate si tensiune, in functie de valoarea puterii care urmeaza a fi masurata (la wattmetrele cu mai multe domenii de masurare);

- sa calculeze constanta watmetrului (la wattmetrele cu mai multe domenii de masurare);

- sa citeasca valoarea puterii electrice ;

 

C3. Sa rezolve probleme teroetice legate de calculul puterii electrice in curent alternativ;

 

C4. Sa masoare puterea electrica activa, in curent alternativ, cu wattmetrul electrodinamic;

 

 

C1. Wattmetrul electrodinamic analogic

 

Tabelul 1 – Elementele componente ale wattmetrului electrodinamic analogic

Elementele componente

Caracteristici

Modul in care se leaga in circutul de masurare

Bobina de curent

- este fixa ;

- prin ea trece curentul care strabate si consumatorul a carui putere se masoara;

-in serie cu consumatorul a carui putere electrica se masoara (ca si ampermetrul);

Bobina de tensiune

-este mobila si solidara cu acul indicador al aparatului;

- la bornele sale se aplica o tensiune egala cu cea aplicata  la bornele consumatorului a carui putere se masoara;

-in paralel cu consumatorul a carui putere electrica se masoara (ca si voltmetrul);

Borne polarizate (de curent si de tensiune)

-sunt bornele de intrare in cele doua bobine ;

- ambele trebuie sa fie legate la aceeasi borna a sursei de tensiune care alimenteaza circutul de masurare (" + " sau " - ") ;

- bornele polarizate (de tensiune si de curent) se marcheaza in schemele circuitului de masurare si pe aparat cu steluta (*);

- cand se masoara puteri mari, borna polarizata de tesniune se leaga la borna polarizata de curent (legatura in amonte) ;

- cand se masoara puteri mici, borna polarizata de tensiune se leaga la iesirea din bobina de curent (legatura in aval) ; vezi fig.2;

Butoane selectoare de curent si de tesniune (la wattmetrele cu mai multe domenii de masurare)

- au rolul de a permite selectarea intensitatii curentului (care strabate bobina de curent) si tensiunea (care se aplica la bornele bobinei de tensiune) ;

 

Cadran cu scara gradata si indice

- scara gradata este directa si uniforma;

α=kI1I2=kI1(U/r)=(k/r)I1U=k1P; (k1=k/r; P=I1U);

r-rezistenta montata in serie cu bobina de tensiune; vezi fig.2)

Buton de inchidere si deschidere a aparatului

 

 

Schema wattmetrului electrodinamic analogic

 

*
 

*
 
Text Box:

fig. 1 – Wattmetrul electrodinamic analogic (schema)

 

Schema circuitului de masurare a puterii electrice in current continuu, cu wattmetrul electrodinamic analogic

 

 

 

 

Simbolul folosit pentru reprezentarea in schemele elctrice a wattmetrului

C2. Masurarea puterii electrice in circuitele de curent continuu, folosind wattmetrul electrodinamic

k → in pozitia a →varianta amonte →pentru masurarea puterilor mari (figura 6);

k → in pozitia b →varianta aval →pentru masurarea puterilor mici (figura 7);

 

 

 

 

 

 

Masurarea puterii electrice cu wattmetrul cu  mai multe domenii de masurare

 

Etape de lucru :

- realizarea circuitului (vezi figurile 6 si 7);

- alegerea domeniilor de masurare pentru intensitate si tensiune cu selectoarele de curent si de tensiune (vezi figura 8);

- stabilirea constantei wattmetrului cu relatia:

Cw=Pn/αmax= (UnIn)/αmax

- citirea inidcatiei aparatului (a numarului de diviziuni peste care a trecut indicele) : Ndiv ;

- determinarea valorii puterii cu relatia Pmas= Ndiv*Cw;

 

 

Aplicatii teoretice :

 

1. Un wattmetru electrodinamic analogic are scara gradata formata din 50 diviziuni si domeniul de masurare cuprins intre 100 si 500 W. Ce valoare are o diviziune ?

 

2. Un wattmetru electrodinamic, analogic , cu mai multe domenii de masurare, are selectorul de curent pe pozitia 2A si selctorul de tensiune pe pozitia 10V. Scara gradata a wattmetrului are 50 de diviziuni.

Care  este valoarea diviziunii  ?

 

3.Acul indicator al unui wattmetru analogic, care are mai multe domeniii demasurare, se afla in dreptul celui de-al 15-lea reper. Selectorul de curent este pozitionat in dreptul valorii de 0,5 A. Ce valoare are puterea masurata, daca scara gradata are 50 de diviziuni ?

 

C3. Calculul puterii electrice in curent alternative

 

tabelul 2 – formule pentru calculul puterii electrice in current alternativ

denumirea puterii

formula de calcul

unitatea de masura

mijlocul de masurare

Puterea aparenta

S=UI

VA (voltamper)

se determina prin calcule;

Puterea active

(puterea consumata)

P=UI cos α (α→unghiul de defazare dintre tensiune si intensitate)

W (watt)

wattmetrul

Puterea reactiva

(puterea cedata circuitului de catre elementele reactive : bobine si condensatoa-re)

Q=UI sin α

VAR  (voltamper reactiv)

varmetrul

Relatia dintre puteri :

S2=P2+Q2

Tipul scarii gradate :

P=UI cos φ ; α = kI1I2cosφ => α = kI1(U/r)cosφ =

= (k/r)UI1cosφ = k1P <=> α= k1P (unghiul de rotire al acului indicator al aparatului este direct proporciona-la cu puterea activa masurata => scara aparatului este directa si uniforma.

 

C3. Rezolvarea problemelor teroetice legate de calculul puterii electrice in curent alternativ

 

Aplicatii:

 

4. Stiind ca defazajul dintre tensiune si intensitatea curentului electric care strabate un circuit este egal cu π/6 rad (radiani), sa se calculeze :

a) puterea activa a circuitului; b) puterea reactiva din circuit; c) puterea aparenta.


C4. Masurarea puterii electrice active, in curent alternativ, cu wattmetrul electrodinamic;

 

Schema circuitului de masurare a puterii active in curent alternativ

 

Caracteristici ale procesului de masurare a puterii active in curent alternativ

 

- tehnica masurarii in current alternativ (a puterii active) este aceeasi cu tehnica utilizata la masurarea puterii in curent continuu;

 

- wattmetrul utilizat este electrodinamic, pentru curent alternativ;

 

- sarcina (consumatorul) se caracterizeaza prin impedanta (Z [Ω]) ;

 

Exemplu de circuit de masurare a puterii active, in curent alternativ, folosind wattmetrul electrodinamic (pentru curent alternativ), marca "De Lorenzo" (fig.10)

 

5.Lucrare de laborator

 

cerinte : masurati puterea active a consumatorului pus la dispozitie, cu wattmetrul electrodinamic “ De Lorenzo” ;

 

a) desenati schema circuitului de masurare;

 

b) efectuati montajul circuitului;

 

c) determinati domeniile de masurare (Un,In); selectati aceste domenii;

 

d) calculate constanta aparatului pentru domeniile selectate;

 

e) cititi indicatia aparatului de masura (numarul de diviziuni);

 

f) aflati valoarea masurata a puterii (inmultind constanta aparaului cu numarul de diviziuni peste care a trecut acul indicator);

 

g) calculate eroarea de masurare (ca diferenta dintre valoarea puterii inscrise pe consummator si valoarea obtinuta prin msurare: ΔP=Pinscris-Pmas) si corectia (-ΔP);

 

h) completati tabelul 3 cu datele obtinute (tabelul se va realiza in EXCEL).

 

materiale:

- sursa de tensiune de curent continuu si alternativ;

- wattmetrul marca "De Lorenzo" ;

- conductoare de legatura ;

- consumatori (rezistoare, becuri, radiatoare, motoare electrice de curent alternativ);

 

rezultate:

- se completeaza tabelul 3 cu datele cerute ;

Tabelul 3 – rezultatele masurarii puterii electrice in curent alternativ

Tipul wattmetrului utilizat

Puterea citita pe consumator [W]

In[A]

Un[V]

Numarul maxim de diviziuni ale scarii gradate (Nmax)

Constanta watmetrului C=(UnIn)/αmax  [V/div]

Numarul diviziunilor peste care trece acul indicator(Ndiv)

Valoarea masurata a puterii (Pmas=Cw *Ndiv) ;[W]

Eroarea de masurare

ΔP=Pinscris-Pmas); [W]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Test la final de lectie

======================

Masurarea puterii electrice prin metoda directa

 

1. Masurarea puterii electrice prin metoda directa consta in :

a) masurarea tensiuni si intensitatii cu ampermetru si voltmetru;

b) citirea valorii puterii pe RLC-metru;

c) citirea valorii puterii pe wattmetru;

========================

2. Aparatele cu care putem masura puterea electrica prin metoda directa, sunt:

a) ohmmetrul;

b) wattmetrul;

c) voltmetrul;

d) frecventmetrul;

======================

3. Aparatele folosite pentru masurarea puterii electrice prin metoda directa, sunt:

a) magnetoelectrice;

b) analogice;

c) feromagnetice;

d) digitale;

e) electrodinamice;

======================

4. Elementele componente ale wattmetrului electrodinamic, sunt:

a) magnet permanent;

b) bobina fixa;

c) bobina mobila;

d) rezistor de masurat;

e) sursa de tensiune;

========================

5. Bobina de tensiune a wattmetrului electrodinamic, se leaga, in raport cu consumatorul a carui putere se masoara,

a) in serie;

b) in paralel;

c) mixt;

==========================

6. Bobina de curent a wattmetrului electrodinamic, se leaga, in raport cu receptorul a carui putere se masoara,

a) in serie;

b) in paralel;

c) mixt;

=========================

7. Bornele de intrare in bobina de curent si in bobina de tensiune, se numesc:

a) borne monofazate;

b) borne polarizate;

c) borne nepolarizate;

d) borne trifazate;

===========================

8. Pentru masurarea puterilor mici, borna de intrare in bobina de tensiune de la un wattmetru electrodinamic, se leaga:

a) la borna de intrare in bobina de curent;

b) la borna de iesire a bobinei de curent;

c) la borna de intrare in consumator;

d) la borna de iesire din consumator;

==============================

9. Pentru masurarea puterilor mari, borna de intrare in bobina de curent a unui wattmetru electrodinamic, se leaga:

a) la borna de intrare a bobinei de tensiune;

b) la borna de iesire din bobina de tensiune;

c) la borna de iesire din consumator;

d) la borna de intrare in consumator;

==========================

10. Bornele polarizate ale unui wattmetru electrodinamic se noteaza cu :

a) litere;

b) cifre;

c) steluta;

d) plus(+) si minus (-);

============================

11. Scara wattmetrului electrodinamic analogic este :

a) indirecta;

b) directa;

c) uniforma;

d) neuniforma;

========================

12. La wattmetrul electrodinamic analogic, care are mai multe domenii de masurare, formula de calcul a constantei aparatului este :

a) Cw=αmax /(Umax*Imax);

b) Cw=(Umax*Imax)/) αmax ;

c) Cw=Un*In αmax;

d) Cw αmax /(Un*In);

==============================

13. In formula de calcul a constantei wattmetrului care are mai multe domenii de masurare, &alpha;max reprezinta :

a) numarul de diviziuni peste care trece acul indicator;

b) numarul maxim de diviziuni al scarii gradate pe care se citeste (masoara) puterea;

c) valoarea din dreptul selectorului de curent;

d) valoarea din dreptul selectorului de tensiune;

===========================

14. Un din formula constantei wattmetrului cu mai multe domenii de masurare, reprezinta:

a) valoarea din dreptul selectorului de tensiune;

b) valoarea din dreptul selectorului de curent;

c) numarul de diviziuni de pe scara gradata;

d) numarul de diviziuni peste care trece acul gradat;

=================================

15. In din formula de calcul a constantei wattmetrului cu mai multe domenii de masurare, reprezinta:

a) intensitatea maxima ce se poate masura cu aparatul;

b) intensitatea corespunzatoare acului indicator pe scara gradata;

c) valoarea intensitatii din dreptul selectorului de curent;

d) valoarea din dreptul selectorului de tensiune;

============================

16. Un wattmetru electrodinamic analogic, cu mai multe domenii de masurare, are:

a) un selector de functii si domenii;

b) doua selectoare de functii si domenii;

c) un selector pentru diverse domenii de masurare a puterii electrice;

==========================

17. Selectorul de curent al uni wattmetru electrodinamic analogi (cu mai multe domenii de masurare) se afla in pozitia 2A, iar selectorul de tensiune, in pozitia 24V. Daca scara gradata are 80 de diviziuni, atunci constanta wattmetrului este egala cu :

a) 80div*2A*24V;

b) 80div*2A/24V;

c) 80div/2A*24V;

d) 2A*24V/80div;

e) 2A/24V*80div;

f) 24div/2A*80div;

==========================

18. Acul indicator al unui wattmetru electrodinamic analogic, cu mai multe domenii de masurare, se afla in dreptul celui de-al 25-lea reper, pe o scara gradata care are maximum 80 diviziuni. Daca selectorul de curent se afla in pozitia 1A iar selectorul de tensiune se afla in pozitia 48V, atunci valoarea masurata aputerii electrice este :

a) (25div*1A*48V)/80div;

b) (24div*1a*48V)/80div;

c) (1A*48V)/(24div*80div);

d) (1A*48V)*80div/24div;

e) (80div*24div)/(1A*48V);

f) 80div/(24div*1A*48 div);

================================

19. In curent alternativ, puterea electrica activa este:

a) puterea ceddata circuitului de catre componentele reactive (condensatoare si bobine);

b) puterea consumata din circuit;

c) puterea totala acircuitului;

================================

20. In curent alternativ, puterea electrica reactiva este :

a) puterea ceddata circuitului de catre componentele reactive (condensatoare si bobine);

b) puterea consumata din circuit;

c) puterea totala acircuitului;

=======================

21. In curent alternativ, puterea activa a unui consumator se masoara in:

a) VA (voltamper);

b) VAR (voltamper reactiv);

c) w (watt);

===========================

22. In curent alternativ, puterea reactiva a unui circuit se masoara in :

a) VA (voltamper);

b) VAR (voltamper reactiv);

c) w (watt);

===============================

23. In curent alternativ, puterea aparenta a unui circuit se masoara in :

a) VA (voltamper);

b) VAR (voltamper reactiv);

c) w (watt);

=======================

24. In curent alternativ, puterea activa a unui consumator se masoara cu :

a) wattmetrul;

b) varmetrul;

c) ampermetrul si voltmetrul;

==========================

25. In curent alternativ, puterea reactiva a unei bobine se masoara cu :

a) wattmetrul;

b) varmetrul;

c) ampermetrul si voltmetrul;

==========================

26. Mai multe componente (la unloc) ale unui circuit care functioneaza in curent alternativ, genereaza:

a) reactanta circuitului;

b) rezistenta circuitului;

c) impedanta circuitului;

d) inductanta circuitului;

=========================

27. Impedanta unui circuit electric de curent alternativ, se masoara in :

a) H (Henry);

b) Ω (ohm);

c) S (Siemens);

d) C (coulomb);

========================