ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА

Цель работы

Ознакомится методами измерения и расчета мощности в цепях переменного тока.

Выработка навыков включения в цепь ваттметра.

Теоретические сведения

Протекание тока по электрической цепи сопровождается потреблением энергии от источника. Скорость поступления энергии характеризуется мощностью. При анализе цепей синусоидального тока обычно различают мгновенную, активную, реактивную и полную мощности. Под мгновенной мощностью p понимают произведение мгновенного значения напряжения u на мгновенное значение тока i, протекающего по этому участку:

p= u i.

Активная мощность представляет собой энергию, которая выделяется в единицу времени в виде тепла на активном элементе цепи, и измеряется в Ваттах (Вт). Активная мощность P определяется соотношением

P = I²R = UI,

где R – активное сопротивление участка цепи, U – действующее значение напряжения на участке цепи, I – действующее значение тока, протекающего через этот участок. Активная мощность может быть измерена с помощью ваттметра. Механизм электродинамического ваттметра состоит из двух обмоток: токовой и обмотки напряжения. Токовая обмотка включается в цепь последовательно, а обмотка напряжения - параллельно. Зажимы обмоток, подключаемых к источнику, называют генераторными и обозначают звездочкой (*) или точкой (·) как на схеме цепи, так и на самом ваттметре.

Реактивная мощность характеризует собой ту энергию, которой обмениваются между собой источник и приемник (катушка индуктивности, емкостной элемент). Реактивную мощность Q можно вычислить следующим образом:

Q = I²x, или Q= Q_L– Q_С

где x – реактивное сопротивление элемента цепи, I – действующее значение тока, протекающего через этот элемент, Q_L-реактивная мощность индуктивного элемента, Q_С- реактивная мощность емкостного элемента. Реактивную мощность принято измерять в вольт-амперах реактивных (ВАР).

Полная мощность S определяется произведением S=U, I где U - действующее значение напряжения, I – действующее значение тока; или

. (8.1)

Эта формула геометрически имеет вид треугольника мощности, указанного на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1 –Треугольник мощности

Полная мощность S измеряется в вольт-амперах (ВА).

Порядок выполнения работы

1. Ознакомится с устройством ваттметра и схемой его включения.

2. Собрать схему согласно рисунку 8.1, считая известными параметры схемы (результаты лабораторной работы №2). При сборке схемы необходимо контролировать соединение генераторных зажимов и определить цену деления ваттметра, перемножив пределы измерения по току и по напряжению и разделив это произведение на число делений шкалы ваттметра.

Рисунок 8.1 – Схема экспериментальной установки

3. Подать на вход цепи напряжение.

4. Измерить активную мощность, напряжение и ток в цепи. Измерение произвести для трех значений емкости С: меньше резонансного значения, равного резонансному значению и для значения емкости, большего резонансного. Значение резонансной емкости С₀ взять из лабораторной работы №3. Результаты измерений занести в таблицу 8.1.

Таблица 8.1- Экспериментальные и расчетные данные

Емкость	Измерено	Вычислено
С	U	I	P	S	Q_L	Q_C	P
мкФ	В	А	Вт	ВА	ВАР	ВАР	Вт
0, 5С₀
С₀
2С₀

5. Вычислить полную мощность при переменном однофазном токе

S=UI. Вычислить активную мощность по формуле , где ; R_L – активное сопротивление катушки индуктивности, рассчитанное в работе №2. Вычислить реактивные мощности на индуктивности и емкости Q_L=I²X_L, Q_C=I²X_C.. Результаты расчетов занести в таблицу 8.1.

6. Осуществить проверку расчетов, основываясь на том, что полная мощность электрической цепи представляет собой геометрическую сумму активной и реактивной мощностей (8.1).

7. Построить треугольник мощностей данной цепи для всех трех случаев.

Содержание отчета

1. Схема экспериментальной установки.

2. Расчет всех видов мощностей для исследуемой цепи.

3. Экспериментальные и расчетные данные ( таблица 8.1)

4. Треугольники мощностей для трех случаев.

5. Выводы.

8.5. Контрольные вопросы

1. Каково устройство и назначение ваттметра?

2. Что такое активная, реактивная и полная мощность цепи и в каких единицах они измеряются?

3. Какую мощность в цепи переменного тока измеряет ваттметр?

4. Как вычислить коэффициент мощности цепи по показаниям приборов в схеме (рисунок 8.1)?

5. Что такое комплексная мощность?

6. Записать и объяснить формулу комплексной мощности.

7. Как можно скомпенсировать реактивную мощность в цепи?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи/ Л.А. Бессонов.– М.: Изд-во «Гардарики», 2002. – 640 с.

2. Фриск В. Основы теории цепей/ В. Фриск. – М.: Изд-во «РадиоСофт», 2002. – 288 с.

3. Основы теории цепей/Г.В. Зевеке и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990.-752 с.

4. Теоретические основы электротехники/ К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин и др. – С.-Пб.: Изд-во «Питер», 2003. – Т.1 – 464 с.

5. Теоретические основы электротехники/ К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин и др. – С.-Пб.: Изд-во «Питер», 2003. – Т.2 – 576 с.

6. Кузовкин В.А. Теоретическая электротехника/ В.А. Кузовкин. – М.: Изд-во «Логос», 2002. – 480 с.

7. Бычков Ю.А. Основы теории электрических цепей/ Ю.А. Бычков, В.М. Золотницкий, Э.П. Чернышев. – М.: Изд-во «Лань», 2004. – 464 с.

8. Касаткин А.С. Электротехника/А.С. Касаткин, М.В.Немцов. – М.: Высш. шк., 2003. – 542 с.

9. Данилов И.А. Общая электротехника с основами электроники/ И.А. Данилов, П.М. Иванов. – М.: Высш. шк., 2005. – 751 с.

10. Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника/ Ф.Е. Евдокимов. – М.: Высш. шк., 2004. – 367 с.

11. Бессонов Л.А. Сборник задач по теоретическим основам электротехники/ Л.А. Бессонов. – М.: Высш. шк., 2000. – 528 с.

12. Шебес М.Р. Сборник задач по теории линейных электрических цепей/ М.Р. Шебес.-М.: Высш. шк., 1990. – 530 с.

13. Коровкин Н.В. Теоретические основы электротехники: Сборник задач/ Н.В. Коровкин, Е.Е.Селина. – С.-Пб.: Изд-во «Питер», 2004. – 512 с.

14. Прянишников В.А. Электротехника и ТОЭ в примерах и задачах/ В.А. Прянишников, Е.А. Петров, Ю.М. Осипов. – С.-Пб.: Изд-во «Корона принт», 2001. – 336 с.

⇐ Предыдущая 1 2 3 45