PRAKTICKÁ ZKOUŠKA Z ODBORNÝCH PŘEDMĚTŮ Měření …files.prikon.webnode.cz/200000017-22ca124bdc/Michal... · Praktická zkouška z odborných předmětů – Měření příkonu

Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola

elektrotechnická Olomouc, Boţetěchova 3

PRAKTICKÁ ZKOUŠKA Z ODBORNÝCH

PŘEDMĚTŮ

Měření příkonu elektrických zařízení

2012 Michal Malík

Na druhé stránce bude vloženo originální zadání.

Prohlašuji, že jsem seminární práci vypracoval samostatně a všechny prameny

jsem uvedl v seznamu použité literatury.

……………………………

jméno a příjmení studenta

Chtěl bych vyslovit poděkování panu XXXX XXXXX za odborné konzultace a

poskytnuté informace.

……………………………


Prohlašuji, že nemám námitek proti půjčování nebo zveřejňování mé práce nebo

její části se souhlasem školy.

……………………………


Praktická zkouška z odborných předmětů – Měření příkonu elektrických zařízení

4 / 33

OBSAH

Obsah ................................................................................................................................ 4 Úvod .................................................................................................................................. 5 1. Střídavý proud ........................................................................................................... 6

1.1. Průběh proudu a napětí na rezistoru v obvodu střídavého proudu .................... 6

1.2. Průběh proudu a napětí na kondenzátoru v obvodu střídavého proudu ............ 7 1.3. Průběh proudu a napětí na cívce v obvodu střídavého proudu ......................... 9

2. Výkon střídavého proudu ........................................................................................ 11 2.1. Zdánlivý výkon ............................................................................................... 11 2.2. Činný výkon .................................................................................................... 11

2.3. Jalový výkon ................................................................................................... 11 3. Měření výkonu a účiníku střídavého proudu .......................................................... 12

3.1. Střídavý proud v obvodech R,L,C .................................................................. 12

4. Revizní přístroj PU 194 DELTA 10A ................................................................. 16 4.1. Použití ............................................................................................................. 16 4.2. Konstrukce přístroje ........................................................................................ 17 4.3. Spuštění přístroje ............................................................................................. 18

4.4. Ovládání přístroje ............................................................................................ 19 4.5. Měření činného a zdánlivého příkonu a účiníku ............................................. 19

4.6. Kontrola proudu odebíraného spotřebičem ..................................................... 20 5. Naměřené hodnoty spotřebičů ................................................................................ 21 6. Spotřeba energie, vyjádřená v penězích .................................................................. 25

6.1. Výpočet spotřeby energie ................................................................................ 25 6.2. Spotřeba energie jednotlivých spotřebičů za 1 hodinu provozu ..................... 25

6.3. Náklady na týdenní a roční provoz uváděných spotřebičů ............................. 28 Závěr ............................................................................................................................... 30

Seznam použité literatury a studijních materiálů ............................................................ 31 Seznam obrázků, grafů a tabulek .................................................................................... 32


5 / 33

ÚVOD

Když jsem si vybral zadání své praktické zkoušky z odborných předmětů, tak

jsem si nebyl jistý, zda pro mě tato volba byla zcela správná. Později jsem zjistil, že je

toto téma velmi zajímavé, ale taky velice praktické a použitelné v každodenním životě

v souladu s elektrickými přístroji. Každý elektrický přístroj totiž spotřebovává určitou

energii, neboli příkon, za který je zpoplatněn taxou za 1kWh, společností, která

zprostředkovává elektrickou energii.

Práce je dělitelná na tři části, na část čistě teoretickou, proniknutí do problematiky

příkonu elektrických zařízení. Poté na část praktickou, na samotné měření příkonu

těchto přístrojů, a na vyhodnocení naměřených hodnot.


6 / 33

1. STŘÍDAVÝ PROUD

1.1. PRŮBĚH PROUDU A NAPĚTÍ NA

REZISTORU V OBVODU

STŘÍDAVÉHO PROUDU

Rezistor se v obvodu střídavého proudu chová stejně jako v obvodu proudu

stejnosměrného. Přestože každý vodič má určitou indukčnost a kapacitu, jsou tak malé,

že se výrazně neprojevují. Vzrůstající napětí tak způsobí okamžitě zrychlený pohyb

elektronů (vzrůst velikosti elektrického proudu), pokles napětí způsobí okamžitě pokles

rychlosti elektronů a tím zmenšení proudu. Proud i napětí jsou ve fázi, tj. nejsou

v časovém diagramu navzájem posunuty.

V dalším budeme zobrazovat střídavé napětí s amplitudou 12V, střídavý proud

s amplitudou 0,8A. Frekvence (je určena rotací alternátoru v elektrárně) je shodná pro

proud i napětí a má hodnotu 50Hz:

Graf 1 – 1: Časový průběh střídavého napětí a proudu v obvodu s rezistorem

Rovnice probíhajícího napětí a proudu v obvodu střídavého proud s rezistorem

mají tedy tvar:


7 / 33

u = 12.sin (100t)

i = 0,sin (t)

počáteční fáze v čase t = 0s je dobře patrná ve fázorovém diagramu (proud i napětí

často zobrazujeme do fázorového diagramu):

1cm 4V, 1cm 0,4A

Obrázek 1 – 1: Fázorový diagram


KONDENZÁTORU V OBVODU


Osciloskop ukazuje posuv proudu vzhledem k napětí na kondenzátoru o 900, tj. o

rad:

Graf 1 –2: Časový průběh střídavého napětí a proudu v obvodu s rezistorem


8 / 33

Rovnice probíhajícího napětí a proudu:

u = 12.sin (100 t)

i = 0,sin (t +

Předbíhání proudu před napětím zobrazí nejlépe fázorový diagram:

1cm 4V, 1cm 0,4A

Obrázek 1 –2: Fázorový diagram

Problém:

Jaká je příčina předbíhání proudu před napětím ve střídavém obvodu

s kondenzátorem:

Řešení:

Při zapojení obvodu je napětí na deskách kondenzátoru 0 V. Kondenzátor se nejprve

nabíjí – velikost proudu je rovna amplitudě. Jestliže se kondenzátor nabije, je napětí

na deskách rovno amplitudě napětí, ale proud jdoucí do kondenzátoru je 0 A.

Využití schopnosti kondenzátoru posunout průběh proudu před napětí o

900:

V jednofázových motorech na střídavý proud by jediná fáze nebyla schopna vytvořit

točivé magnetické pole. Rotor by se neotáčel. Proto do obvodu přidáváme pomocné

vinutí, které je připojené k téže fázi (tj. vodiči) přes kondenzátor. Tímto vinutím pak

protéká elektrický proud posunutý o čtvrtinu periody. Pomocné vinutí vytváří

magnetické pole, které spolu s magnetickým polem ostatních cívek rotoru vytváří

točivý efekt.


9 / 33


CÍVCE V OBVODU STŘÍDAVÉHO

PROUDU

Osciloskop ukazuje posuv napětí oproti proudu o rad:

Graf 1 –3: Časový průběh střídavého napětí a proudu na cívce

Rovnice probíhajícího napětí a proudu:

u = 12sin(100t +

i = 0,sint

Předbíhání napětí před proudem zobrazené na fázorovém diagramu:

1 cm 4 V, 1cm 0,4 A



10 / 33

Problém:

Jaká je příčina předbíhání napětí před proudem ve střídavém obvodu s cívkou?

Řešení:

Cívka se vlastní indukčností brání každé změně elektrického proudu tím, že indukuje

napětí

t

ILU i

Největší změna proudu je v okamžiku, kdy se mění směr proudu, tj., když časový

diagram střídavého proudu prochází nulovou polohou. Tehdy má indukované napětí

amplitudu.

Naopak, nejmenší změna elektrického proudu je ve chvíli, kdy elektrický proud má

amplitudu – tehdy je hodnota indukovaného elektrického napětí nulová.

Graf 1 - 4: Okamžité napětí, proudu a výkonu v obvodu střídavého proudu


11 / 33

2. VÝKON STŘÍDAVÉHO PROUDU

Příkon elektrických zařízení střídavého proudu dělíme na tři základní příkony

které jsou zdánlivý, činný a jalový příkon.

2.1. ZDÁNLIVÝ VÝKON

Zdánlivý výkon sice nemá přímý fyzikální význam, ale je důležitý zejména z

toho důvodu, že mnoho elektrotechnických prvků má vlastnosti závislé na napětí a na

proudu, takže rozměry a možnosti těchto prvků se odvozují od zdánlivého výkonu.

Zdánlivý výkon lze také chápat jako největší možný výkon, dosažitelný při nulovém

fázovém posuvu (tzn. Jedno taktním účiníku). Jeho výpočet je dán vztahem:

– kde P je hodnota činného výkonu a Q hodnota jalového výkonu.

Jednotkou zdánlivého výkonu je voltampér (VA).

2.2. ČINNÝ VÝKON

Výkon, který se přenáší od zdroje ke spotřebiči, kde se nenávratně proměňuje v

jiný druh energie. Odtud jeho označení činný výkon. V případě sinusového průběhu lze

tuto střední hodnotu vypočítat jako:

– kde φ je fázový posuv mezi vektory proudu (I) a napětí (U) a cos φ je účiník.

2.3. JALOVÝ VÝKON

Část výkonu, která se obvodem přelévá tam a zpět (a způsobuje v části periody

zápornou hodnotu okamžitého výkonu). Je způsoben tím, že elektrická energie v jedné

části periody v kondenzátoru vytváří elektrické pole, resp. v cívce magnetické pole, v

druhé části periody pak tato pole zanikají a stejnou energii vracejí do obvodu. Velikost

jalového výkonu je rovna:

– kde φ je fázový posuv mezi vektory proudu a napětí.


12 / 33

3. MĚŘENÍ VÝKONU A ÚČINÍKU


3.1. STŘÍDAVÝ PROUD V OBVODECH

R,L,C

Závislost mezi napětím a proudem pro rezistor je dána Ohmovým zákonem,

u(t)=R.i(t), (1)

kde u a i jsou okamžité hodnoty napětí a proudu. Obě veličiny jsou tedy ve fázi.

Napětí na kondenzátoru je dáno nábojem, který na kondenzátor přitekl:

C

Qtu )( . (2)

Uvědomíme-li si vztah mezi proudem a nábojem,

tIQ d , (3)

je napětí na kondenzátoru dáno vztahem

tiC

tu d1

)( . (4)

Pro sinusový průběh proudu platí

tIi sin0 , (5)

2sincos)( 0

0

tUt

C

Itu . (6)

Napětí na kondenzátoru se tedy opožďuje za proudem o /2 a vztah mezi

amplitudami resp. efektivními hodnotami napětí a proudu:

C

XI

U

I

Uc

ef

ef

1

0

0 . (7)

Napětí na cívce je dáno podle Faradayova zákona elektromagnetické indukce

změnou proudu, který cívkou teče:

t

itu

)( . (8)

Pro sinusový průběh proudu (5) platí:

2sincos)( 00

tUtLItu . (9)

Napětí na cívce se tedy předbíhá před proudem o /2 a vztah mezi amplitudami

resp. efektivními hodnotami napětí a proudu:

LXI

U

I

UL

ef

ef

0

0 . (10)


13 / 33

Vztah mezi střídavým napětím a proudem v obvodu můžeme znázornit pomocí

fázorů (vektorů, které rotují kolem počátku proti směru hodinových ručiček s úhlovou

rychlostí, která je rovna úhlové frekvenci střídavých veličin a jejichž délka je rovna

amplitudě střídavé veličiny; okamžitá hodnota střídavé veličiny je dána projekcí vektoru

do svislého směru). Pro rezistor jsou napětí a proud ve fázi (jejich fázory mají stejný

směr) – obr. 1a. Na kondenzátoru se napětí opožďuje za proudem (fázor napětí je otočen

vzhledem k fázoru proudu o –/2 ) – obr. 1b. Na cívce napětí předbíhá proud (fázor

napětí je otočen vzhledem k fázoru proudu o +/2 ) – obr 1c.

Obrázek 3 - 1: Fázorové vyjádření napětí a proudu na a) rezistoru, b)

kondenzátoru, c) cívce

Jsou-li součástky v obvodu zapojeny sériově, teče jimi stejný proud a napětí se

vektorově sčítají (na obrázku 2a jsou fázory pro sériově spojený rezistor a kondenzátor).

V případě, že jsou součástky v obvodu zapojeny paralelně, je na nich stejné napětí a

vektorově se pak sčítají proudy (na obrázku 2b jsou fázory pro paralelně spojený

rezistor a kondenzátor).

Obrázek 3 - 2: Fázorové vyjádření napětí a proudu na a) sériově b) paralelně

spojeném rezistoru a kondenzátoru


14 / 33

Příkon spotřebiče připojeného na stejnosměrný zdroj je dán součinem proudu,

který spotřebičem teče a napětí, které je na svorkách spotřebiče

P = U. I (11)

Připojí-li se spotřebič na zdroj střídavého napětí, je zapotřebí uvažovat okamžitý

příkon p. Ten je dán součinem okamžitých hodnot proudu i a napětí u

p(t) = u(t ).i (t) (12)

Za předpokladu, že v síti je proud dán vztahem (5) a napětí je fázově posunuté o

,

tUu cos0 (13)

kde U0 a I0 jsou amplitudy obou veličin (maximální hodnoty) a je fázový

posuv napětí vůči proudu.

Střední hodnota výkonu P střídavého proudu během jedné periody je dána

podílem práce vykonané proudem za jednu periodu a periody T.

PTi u dt

T

1

0

(14)

Dosadíme-li sem podle (5) a (13), dostaneme:

coscos.2

00efef IU

IUP (15)

kde ,2

0UU ef

2

0II ef jsou efektivní hodnoty napětí a proudu. Součinitel

cos se nazývá účiník střídavého proudu.

Výkon daný vztahem (15) se nazývá činný a měří se wattmetrem. Součin napětí

Uef a proudu Ief bez ohledu na fázový posuv představuje zdánlivý výkon. Účiník se

musí co nejvíce blížit jedné (cos 1), což je ekvivalentní požadavku, aby fázový

posuv byl co nejblíže nule. Jenom tak je do odporové zátěže libovolného obvodu RLC

přenášen maximální výkon.

V obvodu, ve kterém je ke generátoru harmonického napětí připojena pouze

odporová zátěž (rezistor), je proud a napětí ve fázi, což znamená, že jejich maxima (a

minima) nastanou ve stejných okamžicích. Účiník (cos φ) se v tomto případě rovná

jedné (φ = 0).

Je-li obvod sestaven z kondenzátoru (kapacitní zátěže) a generátoru harmonického

napětí, je fázové posunutí φ = - 90o (cos φ = 0), to znamená, že proud předbíhá před

napětím o čtvrtinu periody, tedy dosahuje maxima o čtvrtinu periody před napětím.


15 / 33

Pro formální shodu vztahu mezi amplitudou napětí a amplitudou proudu

s Ohmovým zákonem se zavádí kapacitní reaktance (kapacitance) XC kondenzátoru

vztahem

C

X C

1 (16)

V případě, že ke generátoru harmonického napětí je připojena cívka (induktivní

zátěž), je φ = + 90o, tedy proud je zpožděn za napětím. To znamená, že proud dosáhne

svého maxima o čtvrtinu periody později než napětí.

Zde zavádíme veličinu induktivní reaktance (induktance) XL vztahem

XL = ω L (17)

U sériového RLC obvodu (tedy obvodu, sestávajícího z rezistoru, cívky a

kondenzátoru zapojených v sérii), určuje hodnotu fázového posuvu to, zda má obvod

induktivní charakter (XL > XC, pak fázový posun φ je kladný), nebo charakter kapacitní

(XC > XL, pak fázový posun φ jezáporný). Pro XL = XC je obvod v rezonanci (φ = 0).

V elektrické síti je téměř vždy 0 (převažuje induktance). Je to proto, že vinutí

všech motorů jsou v podstatě cívky. Účiník tedy zlepšíme zařazením kondenzátorů do

obvodu.

Účinnost spotřebiče definujeme jako podíl dodaného příkonu Pd (výkonu

elektrického proudu) a odevzdaného výkonu Po

d

o

P

P (18)


16 / 33

4. REVIZNÍ PŘÍSTROJ

PU 194 DELTA 10A

Obrázek 4 – 1: Revizní přístroj PU 194 DELTA 10A

4.1. POUŢITÍ

Přístroj pro revize elektrických spotřebičů PU 194 DELTA je určen pro

měření při revizích elektrických spotřebičů a přenosného ručního nářadí.

Přístrojem lze měřit:

- izolační odpory RISO do 400 MΩ, měřicí napětí 50, 100, 250 a 500 V

- odpor ochranného vodiče RPE do 20 Ω stejnosměrným proudem min.

200 mA (s přepínáním

polarity)

- odpor ochranného vodiče RPE do 1 Ω střídavým proudem 10 A ( pouze

PU194 DELTA 10A)

- unikající proudy (proud ochranným vodičem IPE, náhradní unikající proud

ID, rozdílový proud IΔ)

- dotykový proud IF


17 / 33

- síťové napětí UN

- proud odebíraný měřeným spotřebičem IN

- činný příkon P, zdánlivý příkon S a cos ϕ měřeného spotřebiče

- teplotu

- otáčky

Přístroj je vybaven pamětí s kapacitou 1000 naměřených hodnot a umožňuje

jejich přenos do počítače. Zadávání identifikačního osmimístného kódu spotřebiče je

možné z klávesnice nebo pomocí snímače čárového kódu. K rychlému ověření většiny

funkcí přístroje lze použít testovací moduly PD194.1 a PD194.2, které nejsou součásti

dodávky. Verze přístroje PU194 DELTA 10 A umožňující měření odporu ochranného

vodiče střídavým proudem 10A, je označena na štítku přístroje u displeje nápisem 10 A,

a na displeji údajem 10A po zapnutí přístroje.

4.2. KONSTRUKCE PŘÍSTROJE

Přístroj PU194 DELTA je konstruován ve dvojdílném plastovém pouzdru. Po

odklopení víka lze přístroj ovládat pomocí membránové klávesnice. Naměřené údaje se

zobrazují na podsvíceném displeji umístěném ve víku přístroje. Displej umožňuje

zobrazit současně 2 měřené veličiny, jednu z nich i na 40-dílkovém sloupcovém

indikátoru – bargrafu. Bargraf vždy souběžně zobrazuje údaj ze spodní části displeje,

pouze je-li v činnosti jen horní část displeje, pak souběžně zobrazuje údaj z horní části

displeje. Současně s měřenými veličinami jsou zobrazeny jejich symboly, jednotky a

nastavené hodnoty měřicích napětí a proudů (malé číslice v horní části displeje). Pod

displejem jsou umístěny dvě indikační LED diody LIMIT (dvoubarevná červeno-

zelená) a PE (červená).

Vedle displeje jsou umístěna schémata připojení měřeného spotřebiče při

jednotlivých měřeních. Pro připojení měřených spotřebičů je přístroj vybaven jedinou

zásuvkou, která slouží jako napájecí nebo testovací. Spotřebiče bez síťové vidlice lze

připojit měřicími šňůrami (v příslušenství přístroje) ke konektorům K1, L/N, IF a RPE

, umístěným na panelu přístroje. Konektor K2 7-pólový DIN slouží k připojení snímače

teploty PD194.4 (Pt100), sondy otáčkoměru PD194.3 a snímače čárového kódu. Pro

komunikaci s počítačem slouží 9-pólový konektor (RS232).


18 / 33

Obrázek 4 - 2: Popis revizního přístroje PU 194 DELTA 10A

4.3. SPUŠTĚNÍ PŘÍSTROJE

Uvedení přístroje do provozu spočívá pouze v jeho připojení k síti pomocí síťové

šňůry z příslušenství přístroje. Po připojení se rozsvítí podsvícení displeje umístěného

ve víku přístroje a rozsvítí se na 2 sekundy všechny segmenty. Poté zůstane na displeji

zobrazen typ měřicího přístroje PU 194. Verze přístroje PU194 DELTA - 10 A,

umožňující měření odporu ochranného vodiče proudem 10A, je označena na štítku

přístroje u displeje symbolem 10 A, a na displeji údajem 10A po zapnutí přístroje.


19 / 33

4.4. OVLÁDÁNÍ PŘÍSTROJE

Přístroj PU194 DELTA se ovládá pomocí membránové klávesnice. Ta má 16

kláves, z nichž většina má 2 různé funkce – kromě volby typu měření lze zadávat např.

identifikační číslo měřeného spotřebiče (obdobně jako při použití kalkulačky).

Přístroj PU194 DELTA má 4 provozní režimy:

- režim měření

- režim MEM – práce s pamětí naměřených hodnot

- režim LIMIT – nastavení mezních hodnot

- režim No. – nastavení identifikačního čísla měřeného spotřebiče

4.5. MĚŘENÍ ČINNÉHO A ZDÁNLIVÉHO

PŘÍKONU A ÚČINÍKU

1) Připojte síťovou vidlici spotřebiče do měřicí zásuvky PU194 DELTA.

2) Stiskněte klávesu P, S pro volbu měření činného příkonu P spotřebiče. Na

displeji v dolní části se zobrazí symbol P, hodnota činného příkonu spotřebiče a

jednotka W, nahoře pak účiník cos ϕ. Hodnota příkonu a účiníku se uloží do paměti

stiskem klávesy START.

3) Stiskněte klávesu P, S pro volbu měření zdánlivého příkonu S spotřebiče. Na

displeji v dolní části se zobrazí symbol S, hodnota zdánlivého příkonu spotřebiče a

jednotka VA, nahoře pak účiník cos ϕ . Hodnota příkonu a účiníku se uloží do paměti

stiskem klávesy START. Opakovaný stisk klávesy P, S přepíná měření činného a

zdánlivého příkonu.

Nastavení mezí při měření P, S Nastavuje se pouze horní mez – maximum,

společná pro oba příkony. Od výrobce je nastavena horní mez - maximální hodnota 2

300 W / 2 300 VA. Nastavení jiné hodnoty – viz režim LIMIT – nastavení mezí. Pozn.:

Při tomto měření je na měřicí zásuvce síťové napětí.


20 / 33

4.6. KONTROLA PROUDU

ODEBÍRANÉHO SPOTŘEBIČEM

Při měření napětí ULN, proudu IN a výkonů P, S je kontrolováno překročení

proudu odebíraného spotřebičem. Je-li proud větší než 10A, zobrazí se na displeji vlevo

dole výstražný symbol (trojúhelník s vykřičníkem). Pokud proud překročí 16A, je

spotřebič odpojen od napájení a na displeji se zobrazí symbol překročení rozsahu

proudu - nápis OL a symbol IN.

Obrázek 4 - 3: Měření Uln, In, P, S, cos φ, f

Tabulka 4 – 1: Měřící rozsah, měřící napětí, přesnost měření přístroje


21 / 33

5. NAMĚŘENÉ HODNOTY

SPOTŘEBIČŮ

Tabulka 5 – 1: Naměřené hodnoty každodenně užívaných spotřebičů

U měřeného notebooku se velikost příkonu měnila v závislosti na činnosti

notebooku, například při spuštění filmu měl tento notebook větší příkon zhruba o 5 W

až 10 W, v tabulce je zapsaná hodnota při odběru minimálního příkonu (prohlížení

internetových stránek, práce v Microsoft Office)

Tabulka 5 – 2: Naměřené hodnoty při nabíjení spotřebičů

Spotřebiče užívané každodenně

Uln [V] f

[Hz] In

[A] f

[Hz] Činný P

[W] cos

φ

Zdánlivý S [VA]

cos

φ

Notebook HP 235,3 50,1 0,18 50,1 31 0,61 52 0,61

Setobox 234 50,1 0,11 50,1 5 0,21 26 0,21

Televize 234 50,1 0,55 50,1 112 0,83 132 0,83

DVD 234 50,1 0,10 50,1 6 0,25 23 0,25

Zářivka (2 trubice 2X 30 W)

235,4 50,1 0,27 50,1 58 0,83 68 0,83

Vysavač Phillips 232 50,2 6,42 50,2 1481 0,98 1493 0,98

Rychlovarná konvice Phillips

229,8 50,1 8,89 50,1 2032 - 1954

0,99 2060 - 1974

0,99

Lednice

motor 1 233,2 50,1 0,81 50,1 138 0,72 190 0,72

motor 2 332,3 50,1 1,59 50,1 271 0,72 384 0,72

Nabíjení spotřebiče

Uln [V]

f [Hz]

In [A]

f [Hz]

Činný P [W]

cos φ Zdánlivý S [VA]

cos

φ

Holící strojek Phillips 235,3 50,1 0,1 50,1 5 0,23 23 0,23

Mobilní telefon Samsung Star 2

223,4 50,1 0,1 50,1 4 0,25 21 0,25


22 / 33

Tabulka 5 – 3: Naměřené hodnoty nabíječek naprázdno

Regulátor světla byla měřena při třech režimech provozu, na minimum, na

střední hodnotu a na maximum. Při měření byla použita žárovka Phillips 40 W P45 E14

SES 1000h 405 lumen.


Při změně napětí na regulovatelném zdroji k notebooku naprázdno se jeho

příkon nemění, setrvává stále nulový.

,Regulátor světla, žárovka, časovač

Uln [V] f [Hz]

In [A]

f [Hz]

Činný P [W]

cos

φ

Zdánlivý S [VA]

cos

φ

časovač REV D_63776 bez odběru

231,0 50,1 0,08 50,1 1,0 0,06 19 0,06

Regulátor světla bez odběru

232,4 50,1 0,08 50,1 0,0 0,03 20 0,03

min 231,4 50,1 0,12 50,1 5,0 0,17 28 0,17

1.2 232,2 50,1 0,16 50,1 30 0,83 36 0,83

max 232,2 50,1 0,19 50,1 40 0,87 46 0,87

Nabíječky - naprázdno

Uln [V] f [Hz] In

[A] f

[Hz] Činný P [W]

cos

φ

Zdánlivý S [VA]

cos

φ Sony Ericsson CAA0002002-0V

232,8 50,1 0,08 50,1 0 0,00 - 0,03

18 0,00-0,03

Notebook Adapter Trust 90W

233,1 50,1 0,11 50,1 0 0 26 0

12V až 22V 233,1 50,1 0,11 50,1 0 0 26 0

Fujitsu Simens ACE005A-05

233,1 50,1 0,08 50,1 0 0,00 - 0,03

20 0,00-0,03


23 / 33

Tabulka 5 – 5: Hodnoty naměřené při varu vody v rychlovarné konvici, v čase po 5

sekundách.

Rychlovarná konvice Phillips

t [s] P [W] S [VA] cos φ

0 2158 2033 0,99 5 1930 2025 0,99

10 1935 2023 0,99 15 1936 2018 0,99 20 1939 2015 0,99 25 1943 2004 0,99 30 1946 2002 0,99 35 1939 1993 0,99 40 1936 1992 0,99 45 1932 1988 0,99 50 1924 1988 0,99 55 1924 1986 0,99 60 1924 1971 0,99 65 1921 1965 0,99 70 1918 1968 0,99 75 1920 1961 0,99 80 1919 1954 0,99 85 1916 1945 0,99 90 1914 1943 0,99 95 1914 1936 0,99

100 1915 1930 0,99 105 1911 1936 0,99 110 1907 1934 0,99 115 1906 1932 0,99 120 1907 1933 0,99 125 1607 1932 0,99 130 1907 1930 0,99 135 1901 1905 0,99 140 1909 1921 0,99 145 1904 1906 0,99 150 1904 1916 0,99 155 1906 1913 0,99 160 1906 1917 0,99 165 1905 1920 0,99 170 1900 1913 0,99 175 1905 1908 0,99 180 1904 1902 0,99 185 1898 1904 0,99 190 1900 1902 0,99 195 1902 1900 0,99 200 1266 1898 0,06 205 1266 1896 0,03


24 / 33

Meření rychlovarné konvice Phillips probíhalo v intervalu po 5 sekundách, jak

pro S tak pro P bylo provedeno několik měření a to bylo následovně zprůměrováno do

jednoho výsledku pro dáný časový interval. Každé měření probíhalo s 1 litrem studené

vody.

Graf 5 – 1: Graf činného a jalového příkonu v závislosti na čase

Z grafu vyplývá, že jalový a činný příkon jsou téměř shodné, největší rozdíly

můžeme pozorovat při sepnutí rychlovarné konvice a po vypnutí při dovaření daného

množství vody. Rozdíl je způsoben odběrem velkého příkonu topným tělesem, které se

musí rychle rozžhavit, po dovaření vody těleso přestává odebírat příkon, tudíž se

konvice vypíná

Z grafu a z naměřených hodnot bylo vypočítáno, že cena ohřevu jednoho litru

vody v této rychlovarné konvici stojí zhruba 0,6 Kč, to se rovná 60 halířů.

Cena je pouze orientační, jelikož záleží i na teplotě vody nalité do této konvice.


25 / 33

6. SPOTŘEBA ENERGIE,

VYJÁDŘENÁ V PENĚZÍCH

6.1. VÝPOČET SPOTŘEBY ENERGIE

Nejdříve si zjistěte, jaký má spotřebič příkon. Bývá uveden na štítku spotřebiče,

na žárovce nebo v návodu k použití… Příkon se udává ve wattech (W). Vynásobte ho

počtem hodin, po které je spotřebič zapnutý. Tím získáte spotřebu ve watthodinách

(Wh), případně po vydělení tisíci v kilowatthodinách (kWh), což je jednotka, v níž

uvádí cenu elektřiny rozvodné závody.

Cena elektrické energie se liší podle toho, od jakého dodavatele ji odebíráte,

většinou se však pohybuje okolo 4 - 5 Kč za kWh.

Jak spočítat spotřebu elektřiny si můžeme ukázat na příkladu televize s příkonem 100W,

která je zapnutá 5 hodin denně. Její spotřeba za měsíc je 15.000 Wh neboli 15 kWh (30

dní v měsíci x 5 hodin x 100 W), což při ceně 4,50 koruny za kWh znamená 67,5

koruny za měsíc, čili 810 korun za rok.

6.2. SPOTŘEBA ENERGIE

JEDNOTLIVÝCH SPOTŘEBIČŮ ZA 1

HODINU PROVOZU

Spotřebiče užívané každodenně

kWh Kč za hodinu

Notebook HP 0,031 0,147

Settobox samsung 0,005 0,024

Televize 0,112 0,532

DVD Phillips 0,006 0,029

Vysavač Phillips 1,481 7,03475

Zářivka (2 trubice, 2X 30W) 0,058 0,276

Tabulka 6 – 1: Náklady na 1 kWh spotřebovanou spotřebičem


26 / 33

Lednice kWh Kč za hodinu

motor 1 - lednice 0,138 0,656

motor 2 – mrazicí box 0,271 1,287


Lednice je staršího typu a používá dva na sobě nezávislé motory.

Navíjení spotřebiče kWh Kč za hodinu

Holící strojek Phillips 0,005 0,024

Mobilní telefon Samsung Star 2 0,004 0,019


U nabíječek bylo zjištěno, že naprázdno neodebírají žádný činný výkon, ale

pouze zdánlivý, z toho vyplívá, že za naprázdno připojenou nabíječku zaplatíme 0 Kč.

Nabíječky - naprázdno kWh Kč za hodinu

Sony Ericsson CAA0002002-0V 0 0

Notebook Adapter Trust 90W 0 0

12V až 22V 0 0

Fujitsu Simens ACE005A-05 0 0


Z tabulky vyplívá, že samotné adaptéry naprázdno neodebírají žádný činný

příkon, proto nás jejich provoz naprázdno stojí 0 Kč.

Regulátor světla, časovač kWh Kč za hodinu

časovač REV D_63776 bez odběru 0,001 0,005

regulátor světla bez odběru 0 0

minimum 0,005 0,024

v polovině 0,030 0,143

maximum 0,040 0,190


Z měření a výpočtů regulátoru světla, jsem se dopracoval k výsledku, že je

vhodné užívat regulátory světla, jelikož nám můžou uspořit až polovinu nákladů za

provoz žárovek, protože v mnoha případech svícení postačí pouze polovina osvětlení.


27 / 33

Obrázek 6 – 1: Revizní přístroj PU 194 DELTA 10A- vlastní měření

S tímto revizním přístrojem jsem byl velmi spokojený, kvůli jeho všestrannosti,

jednoduchému ovládání, jediné jeho nevýhody jsou rozměry, váha a cena přístroje.

Obrázek 6 – 2: Časovač Obrázek 6 – 3: Regulátor světla


28 / 33

6.3. NÁKLADY NA TÝDENNÍ A ROČNÍ

PROVOZ UVÁDĚNÝCH SPOTŘEBIČŮ

X hodin Tyden Kč Rok Kč

Notebook HP 8 8,246 429,970

Setobox 24 3,990 208,050

Televize vypnutá 18 1,197 62,415

Televize 6 22,344 1165,080

DVD 2 0,399 20,805

Zářivka (2 trubice 2X 3W) 8 15,428 804,460

Holící strojek Phillips 0,3 0,050 2,601

Vysavač Phillips 1 49,243 2567,684

Mobilní telefon

Mobilní telefon Samsung Star 2 1 0,133 6,935

Lednice calex

motor 1 12 55,062 2871,090

motor 2 12 108,129 5638,155

Časovač

časovač bez odběru 24 0,798 41,610

Regulátor světla

bez odběru 2 0,000 0,000

minimum 2 0,333 17,338

v polovině 2 1,995 104,025

maximum 2 2,660 138,700

Celková částka v Kč 270,007 14078,917

Tabulka 6 – 6: Náklady na energii za týden a za rok


29 / 33

Tabulka poukazuje na nejpoužívanější domácí spotřebiče a na výdaje za jejich

týdenní a roční provoz. Výsledné ceny jsou pouze orientační, protože ne každý

spotřebič je užíván denně 365 dní v roce. Jak lze vyčíst, tak největší spotřebu

v domácnosti tvoří spotřebiče s elektromotory, nebo topným tělesem (například

rychlovarná konvice- není v tabulce uvedena ani započtena).


30 / 33

ZÁVĚR

Cílem této praktické práce bylo zpracovat problematiku měření příkonu

elektrických zařízení, což je rozebráno ve třech prvních kapitolách, které se týkají této

problematiky.

Vlastní měření příkonu bylo zřejmě tou nejtěžší částí, protože bylo zapotřebí

získat kvalitní přístroj pro měření příkonu, kterým se nakonec stal revizní přístroj PU

DELTA 194 10A. Přístroj byl pouze zapůjčený na krátkou dobu, tudíž jsem mohl

naměřit jen omezený počet elektrických přístrojů. Všechny tyto měřené přístroje byly

měřeny několikrát kvůli přesnosti měření.

Další součástí práce bylo vyhodnocení naměřených výsledků, které můžete vidět

ve výše uvedených tabulkách. Zpracoval jsem i roční a týdenní náklady na přeměřené

spotřebiče. Nejnákladnější jsou spotřebiče, které obsahují elektromotory, nebo topná

tělesa, naopak nejméně nákladné spotřebiče, obsahují nabíjecí akumulátory.

Dalším úkolem bylo umístit danou problematiku na web, rozhodl jsem se pro

www.webnode.cz kde jsem umístil podstatné informace o této problematice, odkaz na

tyto webové stránky je umístěn v příloze na CD.


31 / 33

SEZNAM POUŢITÉ LITERATURY A

STUDIJNÍCH MATERIÁLŮ

1) http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrický_výkon- Wikipedia otevřená encyklopedie

2) Manuál k reviznímu přístroji PU DELTA 194 10A

3) Učební a výukové materiály VŠB - TU Ostrava

4) Elektrotechnická měření pro 4. ročník SPŠE

5) http://www.jaknapenize.eu/jak-spocitat-spotrebu- Informativní web o úspoře peněz

http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrický_výkon-

http://www.jaknapenize.eu/jak-spocitat-spotrebu-


32 / 33

SEZNAM OBRÁZKŮ, GRAFŮ A

TABULEK

Graf 1 – 1: Časový průběh střídavého napětí a proudu v obvodu s rezistorem

Obrázek 1 – 1: Fázorový diagram

Graf 1 –2: Časový průběh střídavého napětí a proudu v obvodu s rezistorem


Graf 1 –3: Časový průběh střídavého napětí a proudu na cívce


Graf 1 - 4: Okamžité napětí, proudu a výkonu v obvodu střídavého proudu

Obrázek 3 - 1: Fázorové vyjádření napětí a proudu na a) rezistoru, b) kondenzátoru, c)

cívce

Obrázek 3 -2: Fázorové vyjádření napětí a proudu na a) sériově b) paralelně spojeném

rezistoru a kondenzátoru

Obrázek 4 – 1: Revizní přístroj PU 194 DELTA 10A

Obrázek 4 - 2: Popis revizního přístroje PU 194 DELTA 10A

Obrázek 4 - 3: Měření Uln, In, P, S, cos φ, f

Tabulka 4 – 1: Měřící rozsah, měřící napětí, přesnost měření přístroje


Tabulka 5 – 2: Naměřené hodnoty- tlumivka světla, žárovka, časovač

Tabulka 5 – 3: Naměřené hodnoty každodenně užívaných spotřebičů

Tabulka 5 – 4: Naměřené hodnoty při nabíjení spotřebičů

Tabulka 5 – 5: Hodnoty naměřené při varu vody v rychlovarné konvici, v čase po 5

sekundách

Graf 5 – 1: Graf činného a jalového příkonu v závislosti na čase







33 / 33

Tabulka 6 – 6: Náklady na energii za týden a za rok

Obrázek 6 – 1: Revizní přístroj PU 194 DELTA 10A- vlastní měření

Obrázek 6 – 2: Časovač

Obrázek 6 – 3: Regulátor světla

Documents

PRAKTICKÁ ZKOUŠKA Z ODBORNÝCH PŘEDMĚTŮ Měření …files.prikon.webnode.cz/200000017-22ca124bdc/Michal... · Praktická zkouška z odborných předmětů – Měření příkonu