Jaki zakres pomiarowy powinien mieć amperomierz do pomiaru natężenia prądu w instalacji zasilanej napięciem 230/400 V o częstotliwości 50 Hz, obciążonej jednofazowym silnikiem elektrycznym o parametrach: P = 0,55 kW, η = 70%, cosφ = 0,96?
A. 4 A
B. 3 A
C. 2 A
D. 1 A
Zakres 4 A jest właściwy, bo po przeliczeniu prądu roboczego silnika wychodzi wartość trochę powyżej 3,5 A. Dla jednofazowego silnika zasilanego z instalacji 230/400 V bierzemy napięcie fazowe 230 V, a nie 400 V, bo odbiornik jest jednofazowy. Moc 0,55 kW to zwykle moc użyteczna na wale, więc trzeba uwzględnić sprawność silnika. Stosujemy zależność $I=\frac{P}{U\cdot\eta\cdot\cos\varphi}$. Po podstawieniu: 550 W / (230 V · 0,70 · 0,96) ≈ 3,56 A. Amperomierz nie powinien mieć zakresu mniejszego od spodziewanego prądu, bo łatwo go przeciążyć albo uzyskać zafałszowany odczyt. Najbliższy sensowny zakres z podanych to 4 A. Moim zdaniem to bardzo praktyczne zadanie, bo w pracy elektryka taki dobór robi się często: przy pomiarach eksploatacyjnych, sprawdzaniu obciążenia obwodu albo diagnostyce silnika. Dobra praktyka pomiarowa jest taka, żeby zakres był trochę większy od mierzonej wartości, ale nie przesadnie duży, bo wtedy dokładność odczytu spada. Przy silnikach warto też pamiętać, że prąd rozruchowy może być kilka razy większy od znamionowego, więc do obserwacji rozruchu używa się miernika przystosowanego do takich przeciążeń lub cęgów z funkcją inrush.
Jeżeli wybrano 1 A, 2 A albo 3 A, to najczęściej wynika to z pominięcia któregoś parametru silnika albo z użycia niewłaściwego napięcia w obliczeniach. Tu nie wystarczy podzielić 0,55 kW przez 230 V, bo silnik nie jest odbiornikiem czysto rezystancyjnym. Ma współczynnik mocy cosφ = 0,96, a dodatkowo sprawność η = 70%, więc z sieci pobiera większą moc czynną niż oddaje mechanicznie na wale. Właśnie dlatego prąd nie wychodzi około 2,4 A, tylko około 3,56 A. Z mojego doświadczenia uczniowie często zapominają o sprawności, bo moc z tabliczki traktują jak moc pobieraną z sieci. A przy silnikach to jest pułapka.
Zakres 3 A też jest za mały, mimo że wydaje się bliski wyniku. Amperomierz dobrany poniżej prądu roboczego może zostać przeciążony, a wskazanie będzie niewiarygodne. W praktyce pomiarowej nie dobiera się zakresu „na styk od dołu”, tylko bierze się najbliższy zakres wyższy od przewidywanej wartości. Zakresy 1 A i 2 A są już wyraźnie zbyt niskie i mogłyby być dobre co najwyżej dla dużo mniejszego odbiornika. Innym typowym błędem jest użycie 400 V, bo w treści pojawia się zapis 230/400 V. Dla odbiornika jednofazowego należy przyjąć 230 V, ponieważ jest on podłączony między przewodem fazowym a neutralnym. Napięcie 400 V dotyczy połączeń międzyfazowych w instalacji trójfazowej. Poprawny dobór miernika to nie tylko matematyka, ale też bezpieczna eksploatacja i ochrona przyrządu przed uszkodzeniem.
Zakres 3 A też jest za mały, mimo że wydaje się bliski wyniku. Amperomierz dobrany poniżej prądu roboczego może zostać przeciążony, a wskazanie będzie niewiarygodne. W praktyce pomiarowej nie dobiera się zakresu „na styk od dołu”, tylko bierze się najbliższy zakres wyższy od przewidywanej wartości. Zakresy 1 A i 2 A są już wyraźnie zbyt niskie i mogłyby być dobre co najwyżej dla dużo mniejszego odbiornika. Innym typowym błędem jest użycie 400 V, bo w treści pojawia się zapis 230/400 V. Dla odbiornika jednofazowego należy przyjąć 230 V, ponieważ jest on podłączony między przewodem fazowym a neutralnym. Napięcie 400 V dotyczy połączeń międzyfazowych w instalacji trójfazowej. Poprawny dobór miernika to nie tylko matematyka, ale też bezpieczna eksploatacja i ochrona przyrządu przed uszkodzeniem.