Studiul unui circuit de curent alternativ monofazat Contor

- 6 -

Lucrarea 2

STUDIUL UNUI CIRCUIT DE CURENT ALTERNATIV MONOFAZAT

1. Obiectivul lucrrii Lucrarea urmrete cunoaterea metodelor de msurare a curentului, tensiunii, puterii i energiei, n circuite

de curent alternativ monofazate, i determinarea parametrilor echivaleni la impedana, rezisten, reactan, inductan i capacitate ai receptorului.

2. Schema de montaj i lista de aparate utilizate

Lista de aparate utilizate: ATR autotransformator reglabil; I ntreruptor bipolar; K comutator bipolar; R cutie cu rezistene; C baterie de condensatoare ; B bobin cu miez din fier, reglabil; AR - Analizor de reea ce va juca rol de voltmetru, ampermetru, wattmetru, contor de inducie monofazat.

3. Tabel cu rezultate experimentale i calcule

Valori msurate Valori calculate U I S P Q t Wm S Q cos We w Z R X L/C N

r. re

cept

.

Sarc

in

V A VA W VAr h Wh rad VA VAr - rad Wh % H/F 1 R 1/60 2 B 1/60 - -

R||B 1/60 3 calcul 1/60 4 C 1/60 - -

R||C 1/60 5 calcul 1/60

4. Formule de calcul

IUS - puterea aparent SP

cos - factorul de putere

22 PSQ - puterea reactiv SP /arccos - defazajul dintre U i I

tPW e - energia calculat considernd AR ca etalon 100

e

em

W

WWW

- eroarea relativ a contorului n raport cu wattmetrul

22 ;; IQX

IPR

IUZ - impedana, rezistena i reactana receptorului

fXL2

- inductana receptorului fXC

21

- capacitatea receptorului

Studiul unui circuit de curent alternativ monofazat Contor

- 7 -

5. Chestiuni teoretice. Prelucrarea rezultatelor experimentale Receptor 1 este un receptor rezistiv realizat din una sau mai multe rezistene de nclzitor electric din

srm de nichelin bobinat pe cilindrii din ceramic. Se vor cupla dou rezistene n paralel. Rezistorul va fi alimentat la o tensiune reglat U = 120V (sau 220V - tensiunea nominal a contorului). Acesta va fi parcurs de un curent IR = I1 i va consuma puterea activ PR = P1. Defazajul dintre curent i tensiune va fi R = 1 0 deoarece rezistoarele au un uor caracter inductiv.

Receptor 2 este un receptor inductiv realizat dintr-o bobin cu miez din fier reglabil care permite modificarea inductanei deci i a reactanei. Acesta va absorbi un curent IB = I2 defazat n urm cu B = arccos(PB/SB) fa de tensiune, unde PB = P2 este puterea activa consumat de rezistena bobinei iar SB = S2 este puterea aparent consumat de bobin.

Receptor 3 este un receptor inductiv realizat din receptoarele 1 i 2 n paralel. Deoarece alimentarea se face la aceeai valoare a tensiunii ca n cazurile 1 i 2 trebuie ca IR = I1 i IB = I2. Rezult c valoarea curentului calculat grafic ca sum vectorial I3C = IR + IB I3 care este valoarea msurat, iar valoarea defazajului calculat grafic 3C 3 valoare msurat. Valorile I3C i 3C se determin prin msurare direct pe diagrama vectorial ngrijit fcut, fie se calculeaz cu relaiile (1).

De asemenea puterea calculat are valoarea P3C = PR + PB P3 care este valoarea msurat.

Receptor 4 este un condensator real (cu pierderi) care va fi parcurs de un curent IC = I4 la aceeai tensiune reglat exact i va consuma o putere activ foarte mic (1 2 diviziuni) PC = P4 datorit pierderilor Joule i pierderilor dielectrice prin polarizare periodic. Schema echivalent a lui va conine n paralel cu condensatorul ideal o conductan GC = PC/U2. Rezult c defazajul curentului va fi C=4 = arccos PC/ SC < /2 fa de tensiune.

2BBRR2

BBRR3C sinsincoscos IIIII

BBRR

BBRR3C coscos

sinsin

IIIIarctg

(1)

Receptor 5 este un receptor capacitiv realizat din receptoarele 1 i 4 n paralel. Deoarece alimentarea se face la aceeai tensiune ca n cazurile 1 i 4 trebuie ca IR = I1 i IC = I4. Rezult c valoarea curentului calculat grafic ca sum vectorial I5C = IR + IC I5 care este valoare msurat. Valoarea defazajului calculat grafic 5C 5 care este valoare msurat. Valorile I5C i 5C se determin prin msurare direct pe diagrama vectorial ngrijit desenat fie se calculeaz cu un set de relaii asemntoare cazului 3 (n loc de B avem acum C).

2CCRR2

CCRR5C sinsincoscos IIIII

CCRR

CCRR5C coscos

sinsin

IIIIarctg

(2)

De asemenea puterea calculat are valoarea P5C = PR + PC P5 care este valoarea msurat.

Studiul unui circuit de curent alternativ monofazat Contor

- 8 -

6. Reprezentri grafice

Rec

epto

r 1

- 5

OBS: se reprezint la scar ale diagramelor fazoriale pentru cele 5 situaii studiate (1A = 2 cm)

Studiul unui circuit de curent alternativ monofazat Contor

- 9 -

7. Exemplu de calcul OBS: Se vor calcula datele din tabel (partea dreapt) pe baza relaiilor de la punctul 4.

Studiul unui circuit de curent alternativ monofazat Contor

- 10 -

8. ntrebri test 1. De ce la msurtorile pentru receptor rezistiv rezult S P, Z R , iar cos 1? Explicai fenomenul.

2. Cum se explic P 0 n cazul receptorului 2 i a receptorului 4 ? Cine consum aceast putere activ?

3. Cum sunt defazate tensiune i curentul n cazul receptorului inductiv real? Reprezentai grafic fazorii.

4. La msurarea mrimilor electrice ntr-un circuit de curent alternativ monofazat, ce relaie exist ntre energia activ W, puterea activ P i timpul t?

5. Cum sunt defazate tensiune i curentul n cazul receptorului capacitiv real? Reprezentai grafic fazorii.