KWALIFIKACJA ELE5 - STYCZEŃ 2015

PYTANIE NR 6.
Jakie zakresy pomiarowe watomierza należy dobrać, aby zmierzyć w oszczędnościowym układzie pokazanym na schemacie moc pobieraną przez obciążony momentem znamionowym, silnik którego tabliczkę pokazano na zdjęciu? Dopuszczalne przeciążenie cewki napięciowej watomierza 1,5 UN
Ilustracja składa się z dwóch części.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
W sieci 400 V silnik 230/400 V Δ/Y pracuje w gwieździe, więc prąd przewodowy wynosi ok. 2,10 A, a napięcie na cewce napięciowej to napięcie fazowe ~230 V.
Najbliższy wyższy zakres prądu to 2,5 A. Dla 230 V i przeciążalności 1,5·U_N potrzebne jest U_N = 200 V (bo 1,5·200 = 300 V).

Pełne wyjaśnienie:

W układzie oszczędnościowym (jeden watomierz ze sztucznym zerem) cewka prądowa jest włączona w jeden przewód liniowy (np. L1), a cewka napięciowa mierzy napięcie między tym przewodem a punktem sztucznego zera N. W układzie trójfazowym symetrycznym watomierz mierzy moc jednej fazy, a moc całkowita jest liczona jako P = 3 · PW1.

Z tabliczki znamionowej silnika wynika oznaczenie 230/400 V Δ/Y oraz odpowiadające mu prądy 3,64/2,10 A. Oznacza to, że:

  • dla sieci 400 V silnik należy połączyć w gwiazdę (Y), a prąd znamionowy wynosi około 2,10 A,
  • dla sieci 230 V silnik pracuje w trójkąt (Δ) i pobiera większy prąd (tu 3,64 A).

W połączeniu Y w sieci 400 V napięcie fazowe wynosi Uf = 400 V / √3 ≈ 230 V. To właśnie napięcie fazowe (L1–N) pojawia się na cewce napięciowej watomierza w tym układzie pomiarowym.

Dobór zakresu prądowego: mierzony prąd to ok. 2,10 A, więc należy wybrać najbliższy większy standardowy zakres IN = 2,5 A. Zastosowanie 5 A byłoby wprawdzie "bezpieczne", ale pogarszałoby dokładność (większy błąd względny wskazania przy pomiarze w dolnej części skali).

Dobór zakresu napięciowego: mierzona wartość to ok. 230 V. Dopuszczalne przeciążenie cewki napięciowej wynosi 1,5·UN, więc dla zakresu 200 V maksymalnie dopuszczalne jest około 300 V, co obejmuje 230 V. Zakres 100 V dawałby dopuszczalne 150 V, czyli byłby zbyt mały i prowadziłby do przeciążenia cewki napięciowej.

Dlatego poprawny dobór zakresów to UN = 200 V oraz IN = 2,5 A. Pozostałe odpowiedzi odpadają: warianty z 100 V nie spełniają warunku przeciążalności dla ~230 V, a wariant z 5 A jest nieoptymalny metrologicznie dla prądu ~2,10 A.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To sposób pomiaru mocy w układzie trójfazowym symetrycznym z użyciem jednego watomierza i tzw. sztucznego zera. Watomierz mierzy moc jednej fazy, a moc całkowitą wyznacza się jako P = 3 · PW1.
Sztuczne zero (punkt N) tworzy się z rezystorów, aby uzyskać punkt odniesienia dla cewki napięciowej watomierza. Dzięki temu cewka napięciowa mierzy napięcie fazowe (np. L1–N), mimo że w instalacji nie ma wyprowadzonego przewodu neutralnego.
Oznaczenie 230/400 V Δ/Y oznacza, że przy wyższym napięciu sieci (400 V) uzyskuje się właściwe napięcie na uzwojeniach przez połączenie Y. Wtedy każda faza dostaje napięcie ok. 230 V (400/√3), zgodne z tabliczką.
W typowej sieci trójfazowej zachodzi zależność Uf = ULL/√3. Dla 400 V otrzymujesz ok. 230 V. To napięcie jest istotne, gdy miernik jest wpięty między jedną fazę a punkt neutralny (lub sztuczne zero).
Praktyczna zasada: wybieraj najbliższy wyższy zakres od wartości mierzonej. Dla 2,10 A typowym lepszym wyborem jest 2,5 A niż 5 A, bo wskazanie jest bliżej końca skali, a błąd względny pomiaru zwykle jest mniejszy.
Wiele analogowych przyrządów ma błąd odnoszony do zakresu. Gdy mierzysz 2,10 A na zakresie 5 A, wskazówka (lub odczyt) jest w niższej części skali, co zwiększa niepewność odczytu i błąd względny. Zakres 2,5 A wykorzystuje skalę lepiej.
To informacja, że cewka napięciowa może krótkotrwale/roboczo znieść napięcie do 1,5 razy większe od znamionowego zakresu napięciowego. Przykładowo przy U_N = 200 V dopuszczalne jest do ok. 300 V, więc 230 V mieści się bezpiecznie.
Nie, bo przy U_N = 100 V i przeciążalności 1,5·U_N maksymalnie dopuszczalne byłoby ok. 150 V. Napięcie ~230 V przekracza tę wartość, więc grozi przeciążeniem cewki napięciowej i błędem pomiaru lub uszkodzeniem przyrządu.
To para napięć wraz z zalecanym połączeniem uzwojeń. Δ dotyczy niższego napięcia (np. 230 V), a Y wyższego (np. 400 V). Obok zwykle podane są odpowiadające prądy, które należy dobrać do warunków zasilania.
Najczęstsze to: mylenie napięcia fazowego z przewodowym, ignorowanie przeciążalności cewki napięciowej oraz wybór "zapasowo" zbyt dużego zakresu prądu. Skutkiem bywa gorsza dokładność, a przy złym doborze napięcia także przeciążenie przyrządu.
info

Statystycznie 61% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Eksperci podkreślają: "W sieci 400 V silnik 230/400 V Δ/Y pracuje w gwieździe, więc prąd przewodowy wynosi ok. 2,10 A, a napięcie na cewce napięciowej to napięcie fazowe ~230 V.Najbliższy wyższy zakres prądu to 2,5 A."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Watomierz" — https://pl.wikipedia.org/wiki/Watomierz (dostęp: 2026-03-14)
  • Wikipedia (PL): "Połączenie gwiazda–trójkąt" — https://pl.wikipedia.org/wiki/Po%C5%82%C4%85czenie_gwiazda%E2%80%93tr%C3%B3jk%C4%85t (dostęp: 2026-03-14)
  • Wikipedia (PL): "Prąd trójfazowy" — https://pl.wikipedia.org/wiki/Pr%C4%85d_tr%C3%B3jfazowy (dostęp: 2026-03-14)

Materiały:

  • Podręczniki i skrypty z działu "Pomiary elektryczne" (watomierze, układy pomiaru mocy 3-fazowej)
  • Materiały dydaktyczne o sieciach trójfazowych: zależności fazowe i przewodowe, połączenie Y/Δ
  • Instrukcje stanowisk laboratoryjnych: pomiar mocy metodą jednego watomierza ze sztucznym zerem

Aktualizacja pytania: 03.04.2026



Aktualizacja pytania: 03.04.2026
📡 Brak połączenia internetowego