 |
Исследование разветвленной цепи переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью
|
|
|
|
Цель работы:
1. Изучить сущность процессов, протекающих в цепи при обмене реактивной энергией.
2. Параметры электрической цепи.
3. Построить по опытным данным векторные диаграммы.
Приборы и оборудование:
1. Вольтметр переменного тока 250В – ИП1.
2. Ваттметр – ИП2.
3. Миллиамперметр переменного тока 300 мА – ИПЗ … ИП5
4. Катушка индуктивности с сердечником – L.
5. Конденсаторы 4мкФ, 400В – C1... СЗ.
Порядок выполнения работы:
1. Соберите схему согласно рисунку:
2. Подключите схему к клеммам однофазного переменного тока.
3. Установите, с помощью автотрансформатора, входное напряжение 110 В.
4. Измерьте напряжение Uк,токи Iк, 1L, IC и активную мощность Р (показания ваттметра необходимо умножить на 0,05) при включении емкостей 4, 6, 8 мкФ и индуктивности без сердечника и с сердечником.
5. Изменяя положение сердечника в катушке индуктивности, добейтесь резонанса для емкости 6 мкФ (минимум показания миллиамперметра ИПЗ) и измерьте токи Iк, IL, Ic и активную мощность Р (показания ваттметра необходимо умножить на 0,05).
6. Вычислите по результатам измерений: Zl, Rl,Xl, L, Xc, S, Q, cos φ, qL, bL, bc, Y:
; 
; 
; 
;
; 
;
; 
; 
;
; 
;
; 
; 
; 
; 
.
7. Результаты наблюдений и вычислений внесите таблицу:
| № п/п | Данные наблюдений | Результаты вычислений | ||||||||||||
| Uк (В) | P (Вт) | I (мA) | Iс (В) | IL (В) | RL (Ом) | ZL (Ом) | XL (Ом) | L (Гн) | Xc (Ом) | Zк (Ом) | S (ВА) | cos φ | Q (ВАр) | |
| 1. 2. 3. |
8. Для всех опытов построить векторные диаграммы токов.
Контрольные вопросы:
1. Как рассчитать действующий ток в неразветвленной части электрической цепи?
2. Что называется резонансом токов? Условия резонанса токов.
3. Каким образом может быть получен резонанс токов?
|
|
|
4. Чему равен коэффициент мощности при резонансе?
Общие теоретические положения
Порядок расчета разветвленной цепи переменного тока:
На рисунке представлена цепь переменного тока, состоящая из двух ветвей. Такая цепь может быть рассчитана с помощью проводимостей: ток в каждой ветви может быть представлен двумя составляющими – активной Iа и реактивной Iр.
Активная составляющая тока совпадает по фазе с приложенным напряжением
где: 
– активная проводимость ветви, 1/Ом.
Реактивная составляющая тока
где: 
–реактивная проводимость ветви, 1/Ом.
Реактивная составляющая тока сдвинута относительно приложенного напряжения на угол (–π/2).
Действующие значения токов I1 и I2 в ветвях
где: y1 и y2 – полные проводимости ветвей.
Токи в ветвях и их составляющие представлены на векторной диаграмме сторонами прямоугольного треугольника токов, тогда
;
;
Полная проводимость каждой ветви
; 
.
Полная проводимость всей цепи
где: 
– активная проводимость всей цепи;
– реактивная проводимость всей цепи.
Действующее значение тока в неразветвленной части цепи:
I=U∙y
Сдвиг по фазе между напряжением и током:
, или 
Активная мощность цепи:
P = U∙I∙ cos φ = U2∙ 
.
Реактивная мощность цепи:
Q = U∙I∙ sin φ = U2∙b.
Полная мощность цепи:
Резонанс токов. В данной цепи может быть получен резонанс токов при условии равенства реактивных проводимостей:
bL=bC,
тогда полная проводимость цепи
(так как b = bL – bc = 0),
т. е. равна активной проводимости.
Угол сдвига фаз между током и напряжением в неразветвленной части цепи равен нулю, так как реактивные составляющие токов в ветвях Iр1 и Iр2 равны между собой и находятся в противофазе.
Ток в неразветвленной части цепи является активным:
.
При резонансе токов реактивные мощности Q1 и Q2 равны, а так как Q1 = U2∙b1 и Q2=U2∙b2 имеют разные знаки (Q = Q1 – Q2 =0),то цепь обладает только активной мощностью.
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
|
|
|
