מד הספק

מתוך מעבדת מבוא בחשמל
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

במעבדה ישנם שלושה סוגי מדי-הספק, חמישה מכל סוג, אשר לכל אחד מהם יש יתרון על האחר:

  1. הספרתי תלת-מופעי, יתרונו שהוא מורכב משלושה מדי הספק, אך חסרונו שהוא אינו מודד הספק-ישר ואינו מודד ערכי זרם/מתח נמוכים.
  2. הספרתי חד-מופעי לא מסוגל להראות הספק-ישר, אך כן מודד זרם/מתח נמוך ולכן פשוט ניתן לכפול ביניהם.
  3. האנלוגי חד-מופעי פועל בכל המצבים.

לכן במקרה של רשתות תלת פאזיות רצוי לעבוד עם המד הספק ספרתי תלת-מופעי כשהוא משורשר לאחר ממדי ההספק החד-מופעיים, כלומר מדי-המתח (V) שלהם מחוברים במקביל ומדי-הזרם (I) שלהם מחוברים בטור.

1 מד הספק ספרתי חד-מופעי

איור 1: PeakTech 2510
איור 2: שני סוגי בננות. הסוג הימני זהו הסוג-הקפיצי אשר כן יכול להתחבר אל מד-ההספק, ואילו הסוג השמאלי זהו הסוג-הקשיח אשר אינו יכול להתחבר אל המכשיר

מד הספק ספרתי חד-מופעי של חברת PeakTech.

דגם PeakTech 2510.

למידע נוסף ניתן לקרוא את המדריך למשתמש בצורה מקוונת.

למכשיר זה כמה חסרונות:

  1. לא ניתן לראות הספק-ישר, אך כן ניתן למדוד את המתח-הישר (VDC) והזרם-הישר (IDC) ולכן ניתן בסך-הכל לכפול ביניהם ולקבל את ההספק: PDC=VDC·IDC [Watt].
  2. אין לחבר אליו כבלי בננה קשיחים כפי שרואים באיור 2 !!! אלא רק את כבלי הבננה הקפיציים אשר נכנסים לתוכו ללא שימוש בכוח.
  3. לוקח לו כחצי דקה להידלק (ספירה מטה החל מהערך 30).

הערות:

  1. מכשיר זה מסוגל לעבוד בצורה ניידת, עם סוללות בלבד.
  2. ניתן לחבר אותו למחשב באמצעות היציאה הטורית ושימוש בתוכנת Data Acquisition Software בשם Datalogger המגיעה עם המכשיר:
    • מודל מס': SW-U801-WIN
    • גרסה: V0301TW
    • מהדורה: 3.1.1


2 מד הספק אנלוגי

איור 3: FEEDBACK - Electronic Wattmeter EW604

מד הספק תקבילי (אנלוגי) של חברת Feedback.

דגם EW604.

למידע נוסף ניתן לקרוא את המדריך למשתמש בצורה מקוונת (פורסם באישור החברה).

כדי לדעת את ההספק אותו מציג המכשיר יש לדעת את המאפיינים הבאים:

  1. Deflection - סטיית המחט, הערך עליו מצביעה המחט, בין 0 ל-1
  2. A Range - טווח הזרם, הזרם עליו מכוון הכפתור AMPS
  3. V Range - טווח המתח, המתח עליו מכוון הכפתור VOLTS
  4. חישוב ההספק מתבצע עפ"י הנוסחא הרשומה על המסך (איור 3):
    Watts=(Deflection)·(A Range)·(V Range)
    • הערה: יש לזכור שזהו ההספק הפעיל, כלומר במקרה ויש רכיבים היגביים במעגל וקיים הפרש מופע בין המתח (V) והזרם (I) אשר נמדדו ע"י הרמ"ס צריך להתחשב בזווית כפי שהוכחנו בדו"ח מכין 6:
      PWatts=S·cos(φ)=V·I·cos(φ)

2.1 מגבלות

  1. פועל עד תדר של 20kHz
  2. הספק מירבי 10kWatt
  3. יש לכייל אותו לפני תחילת העבודה:
    • לחבר אותו לחשמל ולהדליק אותו
    • לחבר את מקור ההספק של המעגל אל כניסת ה-Supply שלו
    • לחבר את העומס של המעגל אל כניסת ה-Load שלו
    • לכוון את בוררי המתח והזרם כך שיהיו צעד אחד לפני שנורת ה-Over Load האדומה תידלק
    • לנתק את ה-Load מהמד הספק - אם מסתכלים על השרטוט שנמצא על המד הספק בין ה-Load וה-Supply רואים שיש סגירת מעגל רק על ה-Supply דרך מד-הזרם ומד-המתח הפנימיים שלו, כלומר ברגע שניתקנו את ה-Load נקבל את בזבוז ההספק הפנימי של מכשיר המדידה עצמו
    • לסובב את כפתור Set Zero כך שהמחט תצביע בדיוק על האפס - כך באופן מעשי אנו מקזזים מן המדידה הכללית את בזבוז ההספק הפנימי של המד הספק
    • לחבר בחזרה את הדקי המעגל לכניסת Load של המד הספק ולקחת את המדידה עפ"י הנוסחא הרשומה על המחוון (איור 3).
    • הערה חשובה: יש לכייל אותו לפני כל קריאה כיוון שנקודת האפס עלולה לזוז כתוצאה משינוי הסקאלה של בוררי המתח והזרם או כתוצאה משינוי ההספק העובר דרכו.

2.2 הערות

  • תחום המחט הוא בין 0 ל-1, אם היא חורגת מ-1 צריך לשחק עם כפתורי בוררי המתח והזרם
  • אם המחט יורדת מתחת לאפס למרות שהמכשיר מכוייל - כנראה שהכפתור Reverse לחוץ
  • לוודא שהכפתור x2 אינו לחוץ אחרת הוא יחזיר הספק פי 2 יותר גדול
  • לפעמים הכפתורים קצת הסתובבו יותר מדי ולכן לא יצביעו על הערכים המתאימים, במקרה זה יש לסובב את הכפתור לאחד הצדדים עד הסוף ולספור את ה-"טיקים" ששומעים/מרגישים בעת שמסובבים את בוררי הזרם/מתח
  • לשים לב שערכי סטיית המחט נעים בין 0 ל-1, כיוון שהרבה סטודנטים מתבלבלים ולא מבינים שכשרשום 1. (כלומר נקודה ואחריה הספרה 1) זה אומר 0.1 (מילולית: אפס נקודה אחת) ולא אחד. כמו-כן יש סטודנטים שרואים שהנקודה נמצאת במרכז הטקסט ולא בתחתית אז הם חושבים שזה מינוס.
  • זה נכון שמכפלת המתח, הזרם והמקדם-הספק מניבה את ההספק-הפעיל (P=V·I·PF), אך בורר-המתח (VOLTS) ובורר-הזרם (AMPS) מייצגים אך ורק טווח (Range) ולכן המחט אינה מייצגת את המקדם-הספק כפי שחלק מהסטודנטים נוטים בטעות להסיק (זה נכון רק במקרה הייחודי בו המתח והזרם הנמדדים זהים לבוררי המתח והזרם).


3 מד הספק ספרתי

איור 4: Circutor CVM-NRG96
איור 5: מבנה פנימי של Circutor CVM-NRG96

מד הספק ספרתי (דיגיטלי) תלת-מופעי של חברת Circutor.

מורכב למעשה משלושה מדי-הספק בשביל רשתות תלת-פאזיות.

דגם CVM-NRG96.

למידע נוסף ניתן לעיין במסמך הוראות שימוש ותיפעול.

3.1 מגבלות

  1. לא פועל במתח ישר (DC)
  2. לא מראה מתחים הנמוכים מ-10V
  3. לא מראה זרמים הנמוכים מ-50mA
  4. מודד בקפיצות שלמות של 1Watt

3.2 תכונות עיקריות

  1. מיועד לרשת תלת-פאזית אך כמובן יכול לשמש גם ברשת חד-פאזית
  2. מכיל 12 עמודים של מידע ביניהם ניתן לדפדף בעזרת הכפתור האדום עם החיצים כפי שרואים באיור 4:
    • העמוד הראשון מראה את המתח על שלושת מדי מתח
    • העמוד השני מראה את הזרמים על שלושת מדי הזרם ואת הזרם הכללי שחוזר דרך הנקודה המשותפת
    • העמוד השלישי מראה את ההספקים, בדיוק של 1Watt שלם
    • העמוד הרביעי מראה את ההספק העיוור (ריאקטיבי)
    • העמוד החמישי מראה את מקדם ההספק - Power Factor
    • כדי לקפוץ לעמוד הראשון יש ללחוץ על הכפתור השמאלי האדום - Reset
  3. מכיל כפתור V-I אשר מקצר את חיבורי ה-RST של מדי-הזרם ומדי-המתח ובכך חוסך חיבור של עוד 3 כבלים, חיבור זה יתבצע כאשר המתח והזרם נמדדים באותה נקודה (ראו תרשים מבנה המד הספק באיור 5).