Методические указания к выполнению лабораторных работ по теоретической электротехнике Часть (стр. 8 из 9)
y = 
, g = y∙cosj , b = y∙sinj , j = arctg b/g (4.2)При выполнении данной работы параллельно включаются ветви, состоящие из последовательного соединения активных и реактивных элементов. Поэтому ток какой-либо ветви может определяться по составляющим
, (4.3)
где: Ia = I∙сos j - активный ток ; Ip = I∙sin j - реактивный ток.
Тогда активная, реактивная и полная проводимости такой ветви:
, 
,
.
Активная и реактивная мощности:
P= U∙I∙cos j = U2∙g, Q= U∙I∙sin j = U2 ∙x .
В случае, когда реактивные проводимости S bL и S bc равны, в цепи возникает резонанс токов.
bL= bC - условие возникновения резонанса в параллельном контуре. (4.4)
При резонансе токов общая реактивная проводимость цепи b = bL - bC = 0,
общий реактивный ток Ip =IL - IC = U∙bL - U∙bC = 0, а ток неразветвленной части цепи носит чисто активный характер:
I= 
= Ia= U∙g .
При этом ток в общей части цепи I находится вблизи минимума и совпадает по фазе с напряжением U, угол сдвига фаз j = 0, а cos j = 1.
В настоящей работе резонанс токов достигается путем изменения индуктивности реактивной катушки при постоянных значениях напряжения и частоты тока.
2. Порядок выполнения работы
1. Исследование цепи при параллельном соединении приемников.
1.1. Собрать рабочую схему рис.4.2.
1.2. Пользуясь 1-полюсными рубильниками Р1, Р2 и Р3, включить в цепь сначала только катушку и, выдвигая сердечник, установить ток в ней 1,5 - 2 А.
Затем включить только ветвь с конденсаторной батареей, и, наконец, только реостат.
 |
В каждом случае измерить напряжение U, ток I, потребляемую мощность Р и вычислить: полную S и реактивную Q мощности, коэффициент мощности сos j , активный Ia и реактивный Ip токи, активную g, реактивную b и полную у проводимости.
Результаты измерений и вычислений занести в табл. 4.1.
1.3. Включить попарно: а) реостат и катушку; б) реостат и ветвь с конденсаторной батареей (исследование провести при тех же значениях токов в них, что и в п.1.2, т.е. при тех же положениях сердечника и движка реостатов).
В каждом случае произвести измерения и вычисления тех же величин, что и в п.1.2.
Результаты измерений и вычислений занести в табл. 4.1.
1.4. По данным табл. 4.1 построить в масштабе векторные диаграммы цепи для случаев параллельного соединения: а) реостата и катушки; б) реостата и ветви с конденсаторной батареей. На векторных диаграммах показать все активные и реактивные составляющие токов.
Таблица 4.1
Результаты исследования цепи при параллельном соединении приемников
| № пп | Включено | Измерено | Вычислено | |||||||||
| U, B | I, A | P, Вт | S, BA | Q, Вар | соsj - | Ia, A | Ip, A | g, См | b, См | y, См | ||
| 1 | Катушка | |||||||||||
| 2 | Ветвь с конденсаторной батареей | |||||||||||
| 3 | Реостат | |||||||||||
| 4 | Реостат и катушка | |||||||||||
| 5 | Реостат и ветвь с конденсаторной батареей | |||||||||||
2. Исследование резонанса токов.
2.1. Включить параллельно катушку и ветвь с конденсаторной батареей (рис.4.2.). Выдвигая сердечник из катушки, постепенно уменьшать ее индуктивность. При этом будет изменяться как ток I1 в цепи катушки, так и ток I в общей части цепи. Последний при равенстве проводимостей bL и bC (резонанс токов) достигает практически наименьшего значения. Более точно момент наступления резонанса можно определить по показаниям вольтметра V, ваттметра W и амперметра А. При резонансе токов cos j =1 и Р = UI. Для трёх положений сердечника (bL > bC, bL = bC и bL< bC) измерить U, I1, I2, Р и Р2.
Результаты измерений занести в табл. 4.2.
Примечания: а) т. к. напряжение U практически неизменно, то мощность Р2 ветви с конденсаторной батареей можно взять из табл.4.1;
б) активная мощность катушки определяется по формуле РI = Р - Р2.
2.2. Для всех случаев измерений по п.2.1 вычислить следующие величины: P1, Ia1, Ip1, Ia2, Iр2, g1, g2, bL, bC, cos j .
Результаты вычислений занести в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Результаты исследования резонанса токов
| № пп | Измерено | Вычислено | ||||||||||||||
| U, B | I, A | I1, A | I2, A | P, Вт | Р2, Вт | Р1, Вт | Ia1, A | Ip1, A | Ia2, A | Ip2, A | g1, См | g2, См | bL, См | bC, См | сosj | |
| 1 | ||||||||||||||||
| 2 | ||||||||||||||||
| 3 | ||||||||||||||||
2.3. По данным табл. 4.2 построить векторные диаграммы и треугольники проводимостей цепи для трёх случаев: а) bL > bC ; б) bL= bC ; в) bL< bC .
3. Вопросы и задачи для самопроверки
3.1. Какие токи называют активными и реактивными?
3.2. Как определяются активная, реактивная и полная проводимости?
3.3. При каких условиях в электрических цепях возникает резонанс токов?
3.4. Как практически можно получить резонанс токов?
3.5. По каким признакам можно судить о наступлении резонанса токов?
3.6. Чему равняется реактивный ток в общей части цепи (например, в линии передачи) при резонансе токов?
3.7. Где используются на практике режимы, близкие к резонансу токов?
3.8. Реостат и катушка включены параллельно, при этом ток реостата
Iреост=2 А, активный и реактивный токи катушки соответственно равны Iак=1 А и ILк =4 А. Определить ток в общей части цепи.
3.9. Реостат и конденсаторная батарея включены параллельно на напряжение сети U=130 В. Сопротивления реостата и конденсатора r = xC = 100 Ом.
Определите ток в общей части цепи.
3.10. Определите емкость конденсаторной батареи, которую нужно подключить параллельно катушке п.1.2 (табл.5.1) для повышения cos j до 0.9 ( j> 0).
Примечание. Ответы на вопросы 3.1-3.9 подготовить до начала лабораторных занятий, а ответ на вопрос 3.10 - при оформлении отчета о лабораторной работе.
Лабораторная работа 5
Исследование смешанного соединения в цепях синусоидального тока
Цель работы. Выявление основных свойств цепей синусоидального тока при смешанном соединении. Экспериментальная проверка расчета смешанного соединения, в основу которого положено использование метода проводимостей.
1. Пояснения к работе
Использование метода проводимостей позволяет в схеме смешанного соединения заменить параллельно включенные ветви одной эквивалентной, после чего получается схема последовательного соединения, ток в которой легко определяется по закону Ома.