Вопросы для самоконтроля
1. Как зависят х_k и х_с от частоты?

2. Как найти полное сопротивление последовательной цепи, если известно сопротивление отдельных элементов?

3. Что такое коэффициент мощности?

4. Как можно изменить коэффициент мощности всей цепи?

5. Вследствие чего ток в цепи при резонансе напряжений имеет наибольшее значение?

6. Что такое резонанс напряжений и каковы его характерные особенности?

7. Каков знак φ при х_k> х_с , х_k< х_с?

Лабораторная работа № 2
Исследование цепи переменного тока при включении нагрузок, соединенных параллельно
Цель работы
Измерение и вычисление параметров цепи переменного тока при параллельном соединении нагрузок. Приобретение навыков в построении векторных диаграмм.
Программа работы
1. Ознакомиться с лабораторным стендом и выбрать необходимые измерительные приборы и электрооборудование.

2. Собрать электрическую цепь (рис. 2.1) и после проверки ее преподавателем записать паспортные данные используемых приборов в таблицу "Паспортные данные приборов".


Рис. 2.1. Принципиальная электрическая схема для исследования цепи с параллельным соединением нагрузок

3. Исследовать работу разветвленной цепи при параллельном включении двух нагрузок:

1. 
   лампового реостата и катушки индуктивности;
   
2. 
   лампового реостата и конденсатора.
   

4. Исследовать работу разветвленной цепи при параллельном включении трех нагрузок: лампового реостата, катушки индуктивности и конденсатора.

5. НИРС. Снять резонансные кривые зависимостей общего тока и реактивной мощности от емкости конденсатора.
Методические указания по выполнению работы
1. Выбор предела измерения измерительных приборов производится исходя из следующих условий:

1. 
   предел измерения вольтметра и обмотки напряжения ваттметра определяется величиной напряжения, на которое включена цепь (127 В);
   
2. 
   пределы измерения амперметров, включенных в параллельные ветви, зависят от напряжения и сопротивления ветвей. В работе приемники подобраны таким образом, что полное сопротивление каждого из них составляет величину порядка 150 Ом. Пределы измерения амперметра РА1 и токовой обмотки ваттметра, включенных в общую цепь, зависят от тока, который определяется векторной суммой токов ветвей (

1 А).

---

2. При сборке схемы использовать ламповый реостат, который обладает только активным сопротивлением r_r катушку индуктивности со стальным сердечником, которая обладает активным сопротивлением r_k и индуктивным сопротивлением x_k; набор конденсаторов, который обладает только емкостным сопротивлением x_c (активным сопротивлением конденсатора можно пренебречь).3. Измерение произвести для режимов, указанных в табл. 2.1. При параллельном соединении лампового реостата и катушки индуктивности (режим 1) выключатели S1 и S2 замкнуты, а S3 — разомкнут, а при параллельном соединении лампового реостата и конденсатора (режим 2) выключатели S1 и S3 замкнуты, а S2 — разомкнут. При включении всех нагрузок все выключатели замкнуты. Результаты измерений для всех режимов записать в табл. 2.1. Изменение параметров цепи в режимах 3÷5 производится изменением емкости конденсатора С. В режиме 3 установить емкость конденсатора С такой, чтобы ток катушки был больше тока конденсатора. Затем, постепенно увеличивая емкость (уменьшая емкостное сопротивление), следует добиться такого увеличения тока конденсатора, при котором ток катушки примерно равен току конденсатора (режим 4), при этом цепь будет находиться в режиме, близком к режиму резонанса токов. Дальнейшее увеличение емкости приведет к увеличению тока конденсатора, и он будет больше тока катушки (режим 5).Обработка результатов измерений и составление отчета по работеДля построения векторной диаграммы необходимо вычислить величины составляющих общего тока и тока катушки. На рис. 2.2 показан пример построения векторной диаграммы, соответствующей режиму, при котором включены все три нагрузки.Таблица 2.1Результаты измерений при параллельном соединении нагрузок

№ п/п	Характер нагрузки	Измеренные величины						C, мкФ	Примечание
		U,B	I, A	P, Вт	Ir, A	Ik, A	Ic, А
1	Ламповый реостат и катушка индуктивности
2	Ламповый реостат и конденсатор
3	Ламповый реостат, катушка индуктивности и конденсатор								Ik > Ic
4									Ik Ic
5									Ik < Ic

---

При параллельном соединении нагрузок расчет цепи проводят обычно через проводимости отдельных ветвей. Результаты расчетов записать в табл. 2.2.Таблица 2.2Параметры цепи при параллельном соединении нагрузок

№ опыта

Отдельные ветви

Вся цепь

gr,См

gk,См

bk, См

yk, См

cosφ

L, мГн

Iаk, A

Ipk, A

C, мкФ

b с, См

g, См

b, См

y, См

cosφ

Iа, A

Ip, A

1 ... 5

В соответствии со схемой (рис. 2.1) для ветви с ламповым реостатом активная проводимость этой ветви рассчитывается по формуле: (2.1)где g_r — активная проводимость лампового реостата; I_r — ток, проходящий через ламповый реостат; U — напряжение.Для ветви с катушкой индуктивности активная проводимость вычисляется следующим образом: (2.2)где g_k — активная проводимость катушки индуктивности; r_k – активное сопротивление катушки индуктивности, z_k – полное сопротивление катушки; Р_k – активная мощность, потребляемая катушкой индуктивности.Активная проводимость всей цепи: (2.3)Активная мощность, потребляемая катушкой индуктивности, определяется на основании баланса мощностей:P_k= P –

---

P_r, (2.4)где P_r = U·I_r — активная мощность, потребляемая ламповым реостатом (I_r— ток, проходящий через ламповый реостат); Р — активная мощность, потребляемая всей цепью.Реактивная проводимость лампового реостата равна нулю. Полная проводимость катушки индуктивности: (2.5)где I_k — ток, проходящий через катушку индуктивности.Реактивная (индуктивная) проводимость катушки индуктивности рассчитывается по формуле: (2.6)Реактивная (емкостная) проводимость конденсатора будет: (2.7)где I_с — ток, проходящий через конденсатор. Реактивная проводимость всей цепи: (2.8)Зная реактивные проводимости катушки индуктивности и конденсатора, можно определить соответственно индуктивность катушки: (2.9)и емкость конденсатора: (2.10)где ω =2πf— круговая частота.Полная проводимость всей цепи: (2.11)а коэффициенты мощности катушки индуктивности cosφ_k и всей цепи cosφ вычисляются по формулам: (2.12) (2.13)Расчетные значения параметров цепи записать в табл. 2.2. Рис. 2.2. Пример построения векторной диаграммы при параллельном соединении нагрузокПо результатам измерений и расчетным данным строятся векторные диаграммы. На рис. 2.2 приведен пример построения векторной диаграммы. За исходный вектор на диаграмме принять вектор напряжения. Векторы токов откладываются в масштабе, общем для всех токов. Величины токов I_r

---

и I_c получены в результате измерений, а направления этих векторов определяются характером нагрузки, т. е. вектор I_r по направлению совпадает с вектором напряжения, а вектор I_с опережает вектор напряжения на угол π/2. Вектор тока I_k строится как векторная сумма вектора активной составляющей тока, проходящей через катушку I_аk, которая по направлению совпадает с вектором напряжения, и вектора реактивной составляющей этого тока I_рk, которая по направлению отстает на угол π/2 от вектора напряжения.

При этом:
(2.14)
Активная I_а и реактивная I_р составляющие общего тока I соответственно будут:
(2.15)
При параллельном соединении катушки индуктивности и конденсатора и условии b_k = b_c наступает резонанс токов.

В этом режиме цепь будет вести себя как активное сопротивление:
(2.16)
В отчете привести:

– принципиальную схему с необходимыми пояснениями;

– паспортные данные приборов;

– таблицы и расчетные формулы;

– векторные диаграммы для режимов, указанных преподава-телем.
Вопросы для самоконтроля
1. Как связаны активная, реактивная и полная проводимости с активным, реактивным и полным сопротивлениями отдельных ветвей?

2. Как найти активную проводимость всей цепи, если известны активные проводимости отдельных ветвей? (Аналогично для реактивной и полной проводимостей).

3. Как изменить коэффициент мощности всей цепи?

4. Почему при включении параллельно нагрузке емкости изменяется реактивная мощность?

5. Что такое резонанс токов и каковы его характерные особенности?

6. Почему потребители электрической энергии, как правило, включаются в сеть переменного тока параллельно, а не последовательно?

Лабораторная работа №3
Исследование цепи трехфазного переменного тока при соединении нагрузок по схеме "звезда"
Цель работы
Изучение режимов работы трехфазной цепи переменного тока при соединении нагрузок по схеме «звезда». Приобретение навыков в построении векторных диаграмм.

---

Смотрите также файлы

• План работы классного руководителя Школы Минпросвещения России.docx

• Пп Вид деятельности Целевое назначение.doc

• Костюк, Я. И.docx

• Знакомство.docx

• азастан Республикасыны Мемлекеттік Туын жне Мемлекеттік Елтабасын.docx