Методические указания к выполнению лабораторных работ по теоретической электротехнике Часть (стр. 7 из 9)
2.2. Исследование цепи, состоящей из последовательного соединения реостата и конденсаторной батареи.
2.2.1. Собрать рабочую схему (рис.3.3.).
 |
2.2.2. Зная напряжение и частоту сети, сопротивление реостата (из предыдущего опыта) и емкость конденсаторной батареи (указана на рабочем щитке), рассчитать сопротивление конденсатора xC, полное сопротивление цепи z, ток цепи I, напряжения на реостате UR и конденсаторной батарее UС, потребляемую мощность Р и коэффициент мощности соs j . Результаты вычислений занести в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Результаты исследования цепи при последовательном соединении реостата и конденсаторной батареи
| Расчет | Эксперимент | ||||||||||||||
| Исходные данные | Вычислено | ||||||||||||||
| U, В | R, Ом | С, мкФ | f, Гц | хС, Ом | z, Ом | I, А | Р, Вт | UR, В | UC, B | cosj | U, В | I, А | UR, B | UC, В | Р, Вт |
2.2.3. Измерить напряжение на зажимах реостата UR, конденсаторной батареи UС и общее напряжение U, а также ток I и потребляемую мощность Р. Результаты измерений занести в табл. 3.2.
Сравнить результаты расчета и измерений.
2.2.4. В масштабе построить векторную диаграмму и треугольник сопротивлений для исследуемой цепи.
2.3. Исследование резонанса напряжений.
2.3.1. Собрать схему рис.3.4, включив последовательно с катушкой и конденсаторной батареей реостат R в качестве добавочного активного сопротивления с целью ограничения тока и напряжений при резонансе.
2.3.2. Выдвигая сердечник из катушки, постепенно уменьшать ее индуктивное сопротивление, добиться режима резонанса, при котором ток в цепи достигает максимального значения. С помощью реостата установить ток в режиме резонанса равным 2 - 2,5 А и занести показания приборов в табл. 3.3.
2.3.3. Изменяя положение сердечника (выдвигая и вдвигая его), снять и занести показания приборов в табл. 3.3 для двух режимов
и 
, добиваясь при этом значений тока 1.0 – 1.5 А.  |
Таблица 3.3
Результаты исследования резонанса напряжений
| № пп | Измерено | Вычислено | ||||||||||||
| U, В | I, А | Р, Вт | Uк, В | UC,B | r, Ом | z, Ом | zк, Ом | xL, Ом | L, Гн | xC, Ом | UL,B | Ua, В | сosj | |
| 1. | ||||||||||||||
| 2. | ||||||||||||||
| 3. | ||||||||||||||
2.3.4. По результатам измерений вычислить: r, z, zк, xL, L хC, UL, Uа для всех случаев по п.3.2. и 3.3. Результаты вычислений занести в табл. 3.3.
2.3.5. По данным табл. 3.3 в масштабе построить векторные диаграммы цепи для 3-х случаев: 1) хL > xC; 2) xL = xC; 3) xL < xC.
3. Вопросы и задачи для самопроверки
3.1. Какой физический имеет смысл активное сопротивление?
3.2. Как и почему отличается активное сопротивление от омического?
3.3. Что такое индуктивность, ёмкость?
3.4. Как зависят активное, индуктивное и емкостное сопротивления от частоты?
3.5. Чему равен угол сдвига фаз между напряжением и током:
а) в реостате, б) в индуктивности, в) в емкости?
3.6. Как с помощью амперметра, вольтметра и ваттметра можно определить индуктивное сопротивление и коэффициент мощности катушки?
3.7. Что понимают под активной, реактивной и полной мощностями цепи?
3.8. Какую мощность измеряет ваттметр?
3.9. Известны показания приборов в схеме рис.3.2: вольтметра V-100 В, ваттметра W-160 Вт, амперметра А-2 А, вольтметра VR-60 В. Определить параметры катушки и реостата.
3.10. При каких условиях возникает резонанс напряжений?
3.11. Как практически можно достигнуть резонанса напряжений?
3.12. Почему при резонансе в последовательном контуре напряжения на катушке UK и на конденсаторе UC не одинаковы?
3.13. Каково назначение реостата R при исследовании резонанса напряжений?
3.14. Чему равен сosj (коэффициент мощности цепи) в момент резонанса напряжений?
3.15. При каких условиях величина напряжения на конденсаторе может превысить напряжение источника?
3.16. При каком соотношении между сопротивлениями rк, хL и хC, соединенными последовательно, напряжение на конденсаторе UC при резонансе будет в 2 раза больше входного напряжения U?
Примечание. Расчеты по п.п. 3.9 и 3.16 выполнить при подготовке к лабораторным занятиям и привести в отчете о лабораторной работе.
Лабораторная работа 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ ВЕТВЕЙ И РЕЗОНАНСА ТОКОВ
Цель работы. Определение параметров и выяснение основных соотношений и свойств цепей при параллельном соединении активных и реактивных элементов. Исследование условий возникновения резонанса токов и его признаков.
1. Пояснения к работе
При параллельном соединении активного r, индуктивного xL и ёмкостного xC сопротивлений (рис.4.1,а) мгновенное значение тока источника согласно первому закону Кирхгофа равно алгебраической сумме мгновенных значений токов, протекающих через отдельные элементы :
i = ir+ iL+ iC,
а действующее значение тока источника – векторной сумме действующих значений токов в отдельных элементах (рис.4.1,б) и определяется формулой:
I =
U 
= U∙ y, (4.1)где : g=1/r , bL=1/xL , bC=1/xC – активная индуктивная и ёмкостная проводимости, соответственно;
b = bL - bC – реактивная проводимость; y – полная проводимость цепи.
В общем случае при параллельном соединении нескольких ветвей их эквивалентные величины определяются по формулам:
g =
, bL = 
, bC = 
.Полная проводимость цепи y , активная g и реактивная b проводимости составляют прямоугольный треугольник (треугольник проводимостей рис.4.1,в), для которого справедливы следующие соотношения: