Цель работы
1. Исследовать явления, происходящие в цепи переменного тока при параллельном соединении элементов. Понять явление компенсации сдвига фаз и установить влияние компенсирующей емкости на электрические параметры цепи.
2. Научиться вычислять параметры цепи.
3. Научиться анализировать работу цепи с помощью построенных по данным опыта векторных диаграмм токов и напряжения.
ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
1. Регулируемый источник напряжения переменного тока (клеммы А¢В¢).
2. Катушки индуктивности L1, L2, L3.
3. Батарея конденсаторов C.
4. Ваттметр.
5. Амперметр.
6. Вольтметр.
7. Монтажные провода – 7 шт.
ПРОГРАММА РАБОТЫ И УКАЗАНИЯ К ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ
1. Перед выполнением работы определить расположение источников питания с регулятором напряжения, измерительных приборов, других элементов цепи, необходимых для работы.
ВКЛЮЧАТЬ СТЕНД ТОЛЬКО С РАЗРЕШЕНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ!
2. Собрать электрическую цепь согласно схеме, приведенной на рисунке 1, соединив между собой все три катушки индуктивности последовательно и согласно.
Рисунок 1
Примечание: до подачи питания в цепь необходимо убедится в том, что регулятор напряжения установлен на нулевой отметке.
3. После проверки собранной цепи преподавателем, при выключенных конденсаторах, подключить сетевое напряжение стенда и напряжение питания цепи. Установить входное напряжение U = 70 В. Провести измерение токов и мощности, и результаты измерений записать в таблицу 1 (опыт 1).
Таблица 1
№ опыта | Условия опыта | U, B | f, Гц | Р,Вт | I0,A | Iк,A | Iс,A |
4. Повторить предыдущий опыт при включенных конденсаторах, обеспечивая неизменность входного напряжения цепи U = 70 B. Результатыизмерений занести втаблицу 1 (опыт 2).
5. Регулятор напряжения установить на нуль, источник напряжения и стенд выключить, данные измерений показать преподавателю и, в случае их достоверности, разобрать цепь.
6. Рассчитать, пользуясь соответствующими формулами и результатами измерений, параметры цепи:
а) коэффициент мощности катушки индуктивности cosjк и угол сдвига фазjк, полное zк, активное Rк и индуктивное xL сопротивления, и индуктивность L катушек индуктивности;
б) коэффициент мощности cosj0 и угол сдвига фаз j0 всей цепи при включенных конденсаторах;
г) емкостное сопротивление хс и емкость С конденсаторов.
Данные расчетов занести в таблицу 2.
Таблица 2
№ опыта | cosjк | jк | cosj0 | j0 | zк,Ом | Rк,Ом | xL,Ом | L, Гн | xс, Ом | C,Ф |
7. Построить в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений для каждого опыта.
СОДЕРЖАНИЕ OTЧЕTA
1. Номер и название работы, номер стенда.
2. Цель работы.
3. Основные сведения из теории.
4. Схема исследуемой цепи.
5. Данные эксперимента, сведенные в таблицу.
6. Расчет параметров исследуемой цепи: cosjк,j к, z к, R к, x L, L, cosj0, j0, C, x c.
7. Данные расчета параметров цепи, сведенные в таблицу2.
8. Построенные в масштабе векторные диаграммы токов и напряжения для каждого опыта.
10. Выводы по работе (смотри контрольные вопросы).
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дать определение понятию переменного тока. Назвать параметры переменного синусоидального тока.
2. Как использованы закон Ома и закон Кирхгофа для расчета цепей переменного тока?
3. Чем характеризуются активные и реактивные элементы в цепях переменного тока?
4. Что называется векторной диаграммой электрической цепи.
5. В каких цепях переменного тока применяется понятие проводимости? Виды проводимости, их расчетные формулы.
6. Объяснить построение векторных диаграмм в работе.
7. Построить векторную диаграмму для предложенной преподавателем произвольной разветвленной цепи переменного тока.
8. Записать выражение для определения полной проводимости исследуемых в настоящей работе электрических цепей, а также для предложенной преподавателем произвольной схемы разветвленной электрической цепи переменного тока.
9. Записать комплексы полных сопротивлений ветвей и комплекс полного сопротивления исследуемой в работе цепи.
10. Записать комплексы полных сопротивлений ветвей и комплекс полного сопротивления предложенной произвольной разветвленной электрической цепи.
11. Объяснить методику расчета параметров исследуемой в работе электрической цепи.
12. От каких факторов зависит коэффициент мощности всей цепи и при каких условиях он может быть равен единице?
13. Какое технико-экономическое значение имеет повышение коэффициента мощности электрической цепи?
14. При каких условиях токи в реактивных элементах цепи могут значительно превысить общий ток цепи? Как называется данное явление? Построить векторную диаграмму, отражающую это явление.