Б3.В.3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Б3.В.3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

 

Методические указания

к выполнению лабораторных работ по дисциплине

 

Направление подготовки

140100 Теплоэнергетика и теплотехника

 

Профиль подготовки

Энергообеспечение предприятий

 

Уфа 2011

УДК 378.147.88: 621.3.024

ББК 74 58: 31.21

М 54

 

Рекомендовано к изданию методической комиссией энергетического факультета (протокол № 1 от 20 сентября 2011 г.)

 

Составители: ст. преподаватель Хабибуллин М.Л.,

ст. преподаватель Толмачева Л.Р.

 

Рецензент: заведующий кафедрой электрических машин и электрооборудования профессор Аипов Р.С.

 

 

Ответственный за выпуск: заведующий кафедрой автоматики и электротехники к.т.н., доцент Галимарданов И.И.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.Неразветвленная электрическая цепь с регулируемым сопротивлением приемника энергии.
2. Преобразование «треугольника» сопротивлений в эквивалентную «звезду».
3. Изучение законов Кирхгофа в применении к многоконтурной электрической цепи.
4. Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора. Исследование резонанса напряжений.
5. Исследование электрической цепи переменного тока при параллельном соединении катушки индуктивности и конденсатора. Исследование резонанса токов.
6. Исследование индуктивно связанных цепей.
7. Исследование трехфазной электрической цепи при соединении нагрузки звездой.
8. Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки треугольником.
Библиографический список

 

Лабораторная работа №1

 

Неразветвленная электрическая цепь с регулируемым сопротивлением приемника энергии

 

 

Цель работы

 

Исследование режимов работы электрической цепи и влияния внутреннего сопротивления источника энергии на основные соотношения в цепи.

 

Теоретические сведения

В представленной электрической цепи (рисунок 1.1) ЭДС Е источника энергии и его внутреннее сопротивление R₀ постоянны. Сопротивление R можно изменять от бесконечно большой величины до нуля. Анализ работы такой цепи можно выполнить с помощью закона Ома для полной цепи:

 

 

Рисунок 1.1 Неразветвленная электрическая цепь

 

Рассмотрим возможные случаи режимов работы электрической цепи.

 

1) Пусть R = ¥, тогда I=I_хх=0. Напряжение на зажимах источника энергии имеет наибольшее значение, равное ЭДС:

U_хх=E,

где U_хх – напряжение холостого хода.

Такой режим называется режимом холостого хода.

 

2) Пусть R=0, тогда:

.

Такой режим называется режимом короткого замыкания.

3) 0 < R < ¥, I_кз > I > I_xx. Такой режим называется режимом нагрузки.

 

Характер графических зависимостей, получающихся в результате обработки данных, представлен на рисунках 1.2 и 1.3.

 

 

Рисунок 1.2 Зависимость мощностей, тока, напряжения, кпд

от сопротивления нагрузки

 

 

Рисунок 1.3 Зависимость падения напряжения на внешнем

и внутреннем участках цепи от тока

 

Экспериментальная часть

На рисунке 1.4 приведена электрическая схема опыта.

 

 

Рисунок 1.4 Неразветвленная электрическая цепь с переменным

сопротивлением

 

1.3.1 Оборудование, используемое при сборке приведенной схемы:

, – источник постоянного напряжения БП–15 со встроенными вольтметрами;

, – резисторы, эквиваленты внутреннего сопротивления источника:

= 220 Ом, = 30 Ом;

– сопротивление нагрузки: переменный резистор на 1 кОм;

рА – амперметр;

рV – вольтметр;

SA1, SA2 – выключатели.

 

Порядок проведения работы

1.4.1 Ознакомиться с оборудованием и приборами лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 1.1.

 

Таблица 1.1 Данные приборов и оборудования

 

Наименование	Количество	Тип	Предел измерения	Класс точности	Система

 

1.4.2 Собрать цепь по схеме (рисунок 1.4), дать проверить её преподавателю.

1.4.3 Включить цепь. Установить на выходе источника БП–15 напряжение 20 – 30 В (по указанию преподавателя) по встроенным в блок источника БП–15 вольтметрам. Провести опыт холостого хода (SA1 и SA2 разомкнуты) и опыт короткого замыкания (SA1 и SA2 замкнуты). Измерить ток и напряжение.

Данные измерения занести в таблицу 1.2.

1.4.4 Выключатель SA2 разомкнуть. Исследовать рабочий режим электрической, изменяя сопротивление нагрузки поворотом движка переменного резистора R₃ 5-6 раз. Измерить ток и напряжение. Результаты измерения записать в таблицу 1.2.

 

Таблица 1.2 Результаты исследования режимов работы электрической цепи

Значение сопротивления	Режим работы цепи	Измерить	Вычислить
I, A	U, B	R, Oм	P1, Bт	P2, Bт	η, %	U0, B
R1 = 220 Oм R2 = 30 Oм	Холостой ход
Короткое замыкание
Режим нагрузки
R1 = 220 Oм R2 = 30 Oм	Холостой ход
Короткое замыкание
Режим нагрузки

1.4.5 Вычислить величину сопротивления нагрузки по закону Ома для всех точек опыта, величину мощности в нагрузке Р₂ и мощность генератора Р₁, а также коэффициент полезного действия:

 

P₁ = E × I;

1.4.6 Выключить цепь. Уменьшить величину эквивалента внутреннего сопротивления источника, закоротив резистор R₂, и повторить опыты, приведенные в п.п.: 1.4.3 и 1.4.4.

1.4.7 Утвердить результаты работы у преподавателя, разобрать схему. Построить графики зависимостей: U= f (I); Р₁, P₂, U, I, η = f(R). Ответить на контрольные вопросы.

 

1.5 Контрольные вопросы

1.5.1 Какие параметры электрической цепи определяют из режимов холостого хода и короткого замыкания?

1.5.2 На какие параметры влияет внутреннее сопротивление источника?

1.2.3 Как зависит кпд электрической цепи от внутреннего сопротивления источника?

1.5.4 При каком сопротивлении нагрузки мощность достигает максимальной величины?

1.5.5 Объяснить, почему уменьшается напряжение на зажимах источника с увеличением нагрузки?

1.5.6 Может ли напряжение на зажимах источника равняться ЭДС? Ответ обосновать.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Преобразование «треугольника» сопротивлений в эквивалентную «звезду»

 

Цель работы

Опытная проверка формул перехода от «треугольника» сопротивлений к эквивалентной «звезде».

 

Теоретические ведения

 

В электрических цепях пассивные элементы соединяются не только последовательно или параллельно. Во многих схемах можно выделить группы из трех элементов, образующих «треугольник» или «звезду» сопротивлений. Часто замена «треугольника» сопротивлений в эквивалентную «звезду» или же обратное преобразование может упростить расчет электрической цепи.

Замена «треугольника» сопротивлений эквивалентной «звездой» и наоборот, осуществляется при условии, что такая замена не изменяет токи и потенциалы в узловых точках А, В, С, являющихся вершинами «треугольника» и эквивалентной «звезды» (рисунок 2.1а и 2.1б).

Рассмотрим схемы представленные на рисунке 2.1а и 2.1б. Эти схемы остаются эквивалентными для всех режимов, в том числе и для режима, при котором I_А=0, что соответствует обрыву общего провода, ведущего к точке А. В этом случае в схеме «треугольник» между точками В и С включены параллельно две ветви с сопротивлениями R_ВС и R_АВ+ R_СА.

а)	б)

 

Рисунок 2.1 Преобразование «треугольника» сопротивлений (а)

в эквивалентную «звезду» (б)

 

Общее сопротивление между этими точками

 

 

В схеме «звезда» между точками В и С включены последовательно сопротивления R_B и R_C. Общее сопротивление между этими точками R_B + R_C.

По условию эквивалентности напряжение между точками В и С и токи I_В и I_С в обеих схемах должны быть одинаковыми. Следовательно, и сопротивление между точками В и C в обеих схемах одинаковы, т.е.

 

 

Полагая I_B = 0, а затем I_C = 0, получим:

 

 

 

Совместное решение трёх полученных уравнений приводит к выражениям, которые служат для определения сопротивлений «звезды» по известным сопротивлениям эквивалентного «треугольника»:

; ; .

Экспериментальная часть

 

На рисунке 2.2 приведена электрическая схема опыта.

 

Рисунок 2.2 Мостовая схема

 

Используемое оборудование при сборке приведённой схемы:

, - источники постоянного напряжения БП – 15 с встроенными вольтметрами;

рА – амперметр;

рR – омметр;

R₁ – резистор сопротивлением 220 Ом;

R₂ – резистор сопротивлением 30 Ом;

R₃ – резистор сопротивлением 220 Ом;

R₄ – резистор сопротивлением 1 кОм;

R₅ – резистор сопротивлением 220 Ом.

Сопротивления R₁ – R₅ по указанию преподавателя могут устанавливаться других номиналов.

 

Порядок проведения работы

2.4.1.Ознакомиться с оборудованием и приборами лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 2.1.

 

Таблица 2.1 Данные приборов и оборудования

Наименование	Количество	Тип	Предел измерения	Класс точности	Система

 

2.4.2. Собрать электрическую цепь по схеме (рисунок 2.2) и дать проверить её преподавателю.

2.4.3. Включить цепь. Установить по вольтметрам блока БП – 15 напряжение 20 – 30 В (по указанию преподавателя). Измерить ток. Результаты записать в таблицу 2.2. Разобрать схему.

2.4.4. Преобразовать «треугольник» сопротивлений АВС или ВСD в эквивалентную «звезду». Начертить схему, рассчитать сопротивления эквивалентной «звезды», вычислить эквивалентное сопротивление и общий ток цепи.

2.4.5. Подключить к гнёздам резисторов 220 Ом, 220 Ом, 1 кОм омметр. Регулировкой положения движков подобрать вычисленные значения сопротивлений «звезды». После установки сопротивлений резисторов их движки не перемещать!

 

Таблица 2.2 Результаты проверки эквивалентности схем «треугольника» и «звезды»

 

Измерить	Вычислить
U, B	I, A	IЭ, A	RA, Oм	RВ, Ом	RС, Ом	RЭ, Ом	I, A

 

2.4.6. Собрать электрическую цепь по п. 2.4.4. Дать проверить её преподавателю.

2.4.7. Включить цепь. Выставить по вольтметрам блока БП – 15 исходное напряжение цепи. Измерить ток I_Э в эквивалентной цепи. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 2.2.

2.4.8. Оценить эквивалентность исследуемых цепей и сделать необходимые выводы. Ответить на контрольные вопросы.

 

2.5 Контрольные вопросы

 

2.5.1. Какие цепи считают эквивалентными?

2.5.2. В чем заключается метод преобразования?

2.5.3. Для чего применяют мостовые схемы в технике?

2.5.4. Может ли и при каком соотношении между сопротивлениями мостовой цепи отсутствовать ток в диагонали ВС?

Лабораторная работа № 3

 

Цель работы

Проверка опытным путём основных соотношений для расчета сложной электрической цепи с применением законов Кирхгофа.

 

Теоретические сведения

 

Для расчета электрических цепей наряду с законом Ома применяют два закона Кирхгофа, являющиеся следствиями закона сохранения энергии.

Методы расчета с применением законов Кирхгофа позволяют рассчитать электрическую цепь любой конфигурации и сложности, т.е. являются основными.

Первый закон Кирхгофа применяется к узлам электрических цепей и выражает баланс токов в них: в узле электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю:

= 0

В эту сумму токи входят с разными знаками в зависимости от направления их по отношению к узлу: условно принято, что токи, направленные к узлу считать положительными, а токи, направленные от узла отрицательными.

Второй закон Кирхгофа применяется к контурам электрических цепей и выражает баланс напряжений в них: в контуре электрической цепи алгебраическая сумма электродвижущих сил равна алгебраической сумме падений напряжения на сопротивлениях, входящих в этот контур:

 

 

Порядок расчета электрических цепей с применением законов Кирхгофа сводится к следующему:

1. задаются произвольными направлениями обхода контуров;

2. произвольно проставляют направления токов в отдельных ветвях цепи;

3. по первому закону Кирхгофа составляют (n-1) независимых уравнений, где n – количество узлов электрической цепи;

4. по второму закона Кирхгофа составляют (b-(n-1)) уравнений, где b – количество ветвей электрической цепи;

5. полученную систему уравнений решают алгебраическим путем и определяют величину и реальные направления токов ветвей.

 

Экспериментальная часть

На рисунке 3.1 приведена электрическая схема опыта.

pV

 

Рисунок 3.1 Электрическая схема для проверки законов Кирхгофа

 

Используемое оборудование при сборке данной схемы:

Е₁, Е₂ – источники постоянного напряжения БП – 15 со встроенными вольтметрами;

Е₃ – источник постоянного напряжения БП – 5 со встроенным вольтметром;

рА – амперметр, подключенный через блок «Контроль 1»;

pV – вольтметр;

R₁ – резистор сопротивлением 1 кОм;

R₂ – резистор сопротивлением 220 Ом;

R₃ – резистор сопротивлением 30 Ом.

 

Порядок проведения работы

 

3.4.1. Ознакомиться с оборудованием и приборами лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 3.1.

 

Таблица 3.1 Данные приборов и оборудования

 

Наименование	Количество	Тип	Предел измерения	Класс точности	Система

 

3.4.2. Собрать электрическую схему (рисунок 3.1) и дать проверить её преподавателю.

3.4.3. Включить источники постоянного напряжения БП – 15 и БП – 5 со встроенными вольтметрами. Установить ЭДС источников Е₁, Е₂ = 10 - 15 В, Е₃= 5-10 В (по указанию преподавателя). Измерить ток в ветвях.

3.4.4. Вольтметрами замерить падения напряжения на резисторах. Данные занести в таблицу 3.2.

 

Измерить	Вычислить
Е1, В	Е2, В	Е3, В	I1, А	I2, А	I3, А	UR1, В	UR2, В	UR3, В	I1, А	I2, А	I3, А

Таблица 3.2 Результаты измерений и вычислений

 

3.4.5. Рассчитать токи ветвей с применением законов Кирхгофа. Записать результаты расчета в таблицу 3.2 и сравнить с результатами измерений. Составить баланс мощности, вычислив предварительно мощности генератора и потребителей энергии. Ответить на контрольные вопросы.

 

3.5. Контрольные вопросы

 

3.5.1. Сформулируйте 1-й и 2-й законы Кирхгофа?

3.5.2. Сколько всего контуров содержит данная цепь (рис. 3.1)?

3.5.3. Сколько независимых контуров в данной цепи (рис.3. 1)?

3.5.4. Как определить, в каком режиме работает источник, в режиме генератора или потребителя электрической энергии?

3.5.5. По опытным данным проверить справедливость 1-го закона Кирхгофа.

3.5.6. По опытным данным проверить справедливость 2-го закона Кирхгофа для контуров, образованных: 1-й и 3-й ветвями, 1-й и 2-й ветвями, 2-й и 3-й ветвями.

Лабораторная работа № 4

 

 

Цель работы

Исследовать электрическую цепь с последовательно соединенными активным сопротивлением, конденсатором и катушкой с регулируемой индуктивностью. Выяснить условия возникновения резонанса напряжений.

 

Теоретические сведения

В неразветвленной электрической цепи (рисунок 4.1) при прохождении гармонического тока i = I_m sinω t, на зажимах этой цепи создается гармоническое напряжение, равное алгебраической сумме напряжений на отдельных элементах (второй закон Кирхгофа):

u = u_R + u_L + u_C. (4.1)

Рисунок 4.1 Неразветвленная электрическая цепь

 

На рисунке 4.2 а) показаны кривые тока и напряжения, при этом напряжение на активном сопротивлении (u_R) совпадает по фазе с током, на индуктивном элементе напряжение (u_L) опережает ток на угол π /2, а на емкостном элементе напряжение (u_C) отстает от тока на угол π /2.

Рисунок 4.2 Напряжение на активном, индуктивном, емкостном сопротивлении при гармоническом токе:

а) кривые напряжений; б) векторная диаграмма

 

Построение векторной диаграммы (рисунок 4.2, б) осуществляется с учетом известных фазовых соотношений. Вектор напряжения на резисторе совпадает по фазе с вектором тока, на конденсаторе он отстает от вектора тока на 90°, а на катушке опережает вектор тока на 90°. Сумма этих векторов напряжений на элементах цепи, даст вектор напряжения источника. Из векторной диаграммы определяем напряжение на зажимах всей цепи:

U = , (4.2)

где U_R = IR – активная составляющая напряжения,

U_L = IX_L – индуктивная составляющая напряжения,

U_С = IX_С – емкостная составляющая напряжения.

 

Полное сопротивление цепи найдем из закона Ома, либо из треугольника сопротивлений (рисунок 4.3):

z = ; (4.3)

z = , (4.4)

где Х = X_L - X_С –­ реактивная составляющая сопротивления;

X_L = ω L – индуктивная составляющая реактивного сопротивления;

X_С = – емкостная составляющая реактивного сопротивления;

ω = 2π f – угловая частота (f = 50 Гц).

Рисунок 4.3 Треугольник сопротивлений

 

Сдвиг фаз определяется из треугольника напряжений или сопротивлений:

φ = arctg = arctg . (4.5)

В зависимости от знака величины (Х_L – X_C) сдвиг фаз может быть либо положительным (φ > 0 – индуктивный характер цепи), либо отрицательным (φ < 0 – емкостный характер цепи), но всегда φ ≤ ±π /2.

В неразветвленной электрической цепи при последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора может возникнуть резонансное явление – резонанс напряжений, при котором ток в цепи и напряжение на входе совпадают по фазе.

Название “резонанс напряжений” отражает равенство действующих значений напряжений на катушке индуктивности и конденсаторе.

При резонансе напряжений сопротивления реактивного участка равны между собой:

Х_L = X_C. (4.6)

Таким образом, Х = Х_L – X_C = 0, следовательно, полное сопротивление цепи минимальное и равно активному z = R.

 

Экспериментальная часть

На рисунке 4.4 приведена электрическая схема опыта.

 

 

Рисунок 4.4 Схема неразветвленной электрической цепи

Буквенно-цифровые обозначения элементов и приборов, используемых в схеме:

ЛАТР – лабораторный автотрансформатор;

РА1 – амперметр;

РV1 – вольтметр, регистрирующий величину входного напряжения, регулируемого автотрансформатором;

РV2 и РV2 – вольтметры, измеряющие напряжения на индуктивном и емкостном элементах;

L1 – катушка индуктивности с выдвижным сердечником;

С1 – батарея конденсаторов;

Д – датчик тока.

Порядок проведения работы

4.4.1 Ознакомиться с оборудованием и приборами лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 4.1.

 

Таблица 4.1 Данные приборов и оборудования

 

Наименование	Количество	Тип	Предел измерения	Класс точности	Система

 

В установке использован осциллограф для визуального наблюдения за опережением или отставанием напряжения от тока по фазе на угол jв зависимости от соотношения между напряжениями U_L и U_C. Для одновременного наблюдения на экране осциллографа двух процессов в нем имеется электронный коммутатор. Клеммы коммутатора расположены с левой стороны осциллографа («Вход 1», «Вход 2»). Ручками «Усиление 1» и «Усиление 2» устанавливают требуемую величину амплитуд исследуемых сигналов. Смещение осциллограмм по вертикали относительно друг друга осуществляют ручкой «Смещение».

4.4.2 Собрать электрическую схему установки (рисунок 4.4), уяснить назначение отдельных ее элементов и дать проверить ее преподавателю.

4.4.3 Перед подачей напряжения к установке рукоятку ползунка Т1 устанавливают на «0». На экране осциллографа будут две горизонтальные линии, которые совмещают в одну, пользуясь ручкой «Смещение». С помощью ЛАТРа устанавливают напряжение 30 или 60 В (по указанию преподавателя). Величину этого напряжения сохранять неизменной.

4.4.4 Изменяя индуктивное сопротивление цепи, при различных значениях снять показания приборов, в том числе для резонанса напряжений при U_{L =} U_C. В лабораторной работе индуктивное сопротивление Х_L изменяют перемещением сердечника в катушке, причем по мере выдвижения сердечника индуктивное сопротивление катушки уменьшается. Результаты измерений записать в таблицу 4.2.

4.4.5 По результатам измерений построить векторные диаграммы в масштабе для трех различных режимов исследуемой цепи

Х_L > X_C; Х_L = X_C; Х_L < X_C.

4.4.6 Проанализировать результаты эксперимента и сделать выводы о влиянии реактивного сопротивления на сдвиг фаз.

 

Таблица 4.2 Параметры электрической цепи при различных видах нагрузки

Измерено	Вычислено	Вид нагрузки
U, В	I, А	UL, В	UC, В	z, Ом	XL, Ом	XC, Ом	X, Ом	R, Ом	L, Гн	UR, В
											XL > XC
											XL > XC
											XL =XC
											XL < XC
											XL < XC

4.4.7 При анализе векторных диаграмм уясняют, какие параметры относительно друг друга сдвинуты по фазе, что вызывает этот сдвиг, какой вид нагрузки преобладает, что определяет величину тока и напряжения на отдельных участках цепи. Выводы записать в отчет.

 

4.5 Контрольные вопросы

 

4.5.1 Изобразите треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей для цепи с активно-емкостной нагрузкой. Чем они отличаются от треугольников для активно-индуктивной нагрузки?

4.5.2 Что называют резонансом напряжений, и каким образом он достигается?

4.5.3 Какую величину имеет коэффициент мощности и угол j при резонансе напряжений?

4.5.4 Каким образом можно определить в эксперименте состояние резонанса напряжений (по показаниям приборов)?

4.5.5 Может ли представлять опасность режим резонанса напряжений?

4.5.6 Где может применяться резонанс напряжений в технике?

 

Лабораторная работа № 5

 

Цель работы

 

Исследовать электрическую цепь с параллельно соединенными катушкой индуктивности и конденсатором. Выяснить условия возникновения резонанса токов.

 

Теоретические сведения

 

В разветвленной электрической цепи (рисунок 5.1) при параллельном соединении элементов, ток вычисляется по первому закону Кирхгофа

, (5.1)

где I_a1 – ток на активном элементе;

I₂– ток на катушке индуктивности;

I_C – ток на емкостном элементе.

Рисунок 5.1 Параллельное соединение элементов

 

Для получения расчетных соотношений необходимо построить векторную диаграмму токов. В качестве основного вектора принимаем вектор напряжения источника , являющегося общим для параллельных ветвей (рисунок 3.2). Тогда относительно него нетрудно сориентировать векторы токов. Ток первой ветви, протекающий через резистор, совпадает по фазе с вектором напряжения. У второй ветви характер нагрузки активно-индуктивный, ток отстает от вектора напряжения на угол 0 < j₂ < p/2:

z₂ = ; I₂ = ; j₂ = arctg > 0.

Ток, протекающий через конденсатор, опережает вектор напряжения на 90°.

Рисунок 5.2 Векторная диаграмма токов

 

Каждый вектор тока представляется проекциями на взаимно перпендикулярные оси. Проекцию вектора тока на вектор напряжения назовем активной составляющей тока , а перпендикулярную проекцию – реактивной составляющей . Составляющие токи и физически не существуют и должны рассматриваться только как расчетные. По диаграмме активная составляющая общего тока определяется как сумма активных составляющих токов в параллельных ветвях:

I_a = I_a1 + I_a2 = I_a1 + I₂· cosj₂ = + = U ,

I_a = U(g₁ + g₂) = Ug, (5.2)

где g – активная проводимость цепи.

Реактивная составляющая входного тока определяется как алгебраическая сумма реактивных составляющих токов в параллельных ветвях. Реактивную составляющую ветви с катушкой считают положительной, а с конденсатором – отрицательной. Знаки учитывают при подстановке соответствующих значений:

I_р = I_L + I_С = I₂· sinj₂ + I_С = U = U(b_L - b_C) = Ub, (5.3)

где b – реактивная составляющая проводимости цепи.

Ток на входе цепи (рисунок 5.2) с учетом (5.2, 5.3)

I = = U = Uy, (5.4)

где y – полная проводимость цепи.

Полная мощность равна произведению действующих значений тока и напряжения на входе цепи:

S = U· I = , (5.5)

где Р = U· I cosφ – активная мощность цепи;

Q = U· I sinφ – реактивная мощность цепи;

cosφ = – коэффициент мощности.

Из треугольника сопротивлений (рисунок 4.3) следует, что коэффициент мощности можно вычислить:

cosφ = ; sinφ = .

Тогда получим другие выражения для вычисления мощности:

Р = I²· R; Q = I²· X.

При индуктивном характере сопротивления (φ > 0) реактивная мощность положительна, а при емкостном характере (φ < 0) – отрицательная.

В участке цепи, схема замещения которой содержит параллельно соединенные индуктивный, резистивный и емкостный элементы, может возникнуть явление резонанса токов.

При резонансе токов действующие значения токов на индуктивном и емкостном элементах одинаковые, сдвиг фаз между напряжением на выводах и общим током равен нулю. Условием резонанса токов является

b_L = b_C.

 

Экспериментальная часть

 

На рисунке 5.3 приведена электрическая схема опыта.

 

 

Рисунок 5.3 Схема установки с разветвлённой цепью

Буквенно-цифровые обозначения элементов и приборов, используемых в схеме:

QF1 – автомат, включающий лабораторную установку;

РV1– вольтметр, регистрирующий величину входного напряжения;

РА1 – амперметр, измеряющий ток неразветвленного участка цепи;

РА2 и РА3 – амперметры, измеряющие ток в индуктивном и емкостном элементах;

РW1 – ваттметр;

L1– катушка индуктивности с выдвижным сердечником;

R1 – активное сопротивление катушки индуктивности;

С1 – батарея конденсаторов.

 

Порядок проведения работы

5.4.1 Ознакомиться с оборудованием и приборами лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 5.1.

 

Таблица 5.1 Данные приборов и оборудования

 

Наименование	Количество	Тип	Предел измерения	Класс точности	Система

 

12345

Поделиться:

Популярное:

1. Cодержательные и организационные особенности построения курса «Основы технологии интеллектуальной адаптации коренных народов северных регионов»
2. I. Краткие теоретические сведения.
3. I. Теоретические источники модернизма.
4. I. Экономическая сущность налогов, основы налогообложения
5. II. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
6. III.Основы теории спроса и предложения
7. III/27. Организационно-правовые формы с/х предприятий и их организационно-экономические основы.
8. V1: Теоретические основы формирования и управления ассортиментом товаров
9. V1: Теоретические основы формирования качества товаров
10. Б3.В.6 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
11. Биомеханические основы движений боксера