3. Экспериментальная часть.

Электрическая схема установки

Схема	U, В	I, А	P, Вт	UR1, В	UK, В	UC, В
R1	13,5	0,67	9,04	13,38	-	-
ZK	13,8	0,61	8,42	-	13,96	-
XC	14,7	0,20	2,94	-	-	14,8
R1, ZK	13,9	0,41	5,7	7,93	9,83	-
R1, XC	14,6	0,18	2,63	3,39	-	14,13
R1, ZK, XC	14,6	0,24	3,5	4,47	5,98	19,35

Таблица 3.1

Схема	Измерено
	U	I	P	UK	UC
ZK, XC1	13,7	0,5	6,2	11,6	16,5
ZK, XC2	13,6	0,52	6,9	11,98	14,35
ZK, XC3	13,5	0,53	7,0	11,92	12,43
ZK, XC4	13,5	0,52	6,8	11,83	9,49
ZK, XC5	13,5	0,51	6,4	11,67	7,51

Таблица 3.2

3. Обработка результатов эксперимента.

Расчетные формулы и результаты расчета.

1. Схема Z_K, Xc₁ (100 мкФ)

Z = U/I = 13,7 / 0,5 = 27,4

Z_K = U_K/I = 11,6 / 0,5 = 23,2

R_K = P_K/I² = 5,8 / 0,25 = 23,2

P_K = I*U_K = 0,5 * 11,6 = 5,8

X_K = √(Z_K² – R_K²) = √(23,2² – 23,2²) = 0

L_K = X_K/ω = X_K/2πf = 0/314 = 0

X_C = V_C/I = 16,5/0,5 = 33

C = 1/ ωX_C = 1/(2πf*X_C) = 1/(314*33) = 9,7 * 10^-5

R = P/I² = 6,2/0,25 = 24,8

X = X_K – X_C = 0-33 = -33

Cosφ_K = R_K/Z_K = 23,2/23,2 = 1

φ_K = arcos R_K/Z_K = arcos 1 = 0

φ = arctg X/R = arctg -33/24,8 = -1,3 = -52,4⁰

2. Схема Z_K, Xc₂ (120 мкФ)

Z = U/I = 13,6/0,52 = 26,15

Z_K = U_K/I = 11,98 / 0,52 = 23,04

R_K = P_K/I² = 6,23/ 0,52² = 23,03

P_K = I*U_K = 0,52 * 11,98 = 6,23

X_K = √(Z_K² – R_K²) = √(23,04² – 23,03²) = 0,68

L_K = X_K/ω = X_K/2πf = 0,68/314 = 2,17 * 10^-3

X_C = V_C/I = 14,35/0,52 = 27,61

C = 1/ ωX_C = 1/(2πf*X_C) = 1/(314*27,61) = 1,15 * 10^-4

R = P/I² = 6,9/0,2704 = 25,52

X = X_K – X_C = 0,68-27,61 = -26,93

Cosφ_K = R_K/Z_K = 23,03/23,03 = 0,99

φ_K = arcos R_K/Z_K = arcos 0,99 = 8⁰

φ = arctg X/R = arctg -26,93/25,52 = -1,3 = -47⁰

3. Схема Z_K, Xc₃ (150 мкФ)

Z = U/I = 13,5/0,53 = 25,47

Z_K = U_K/I = 11,92 / 0,53 = 22,50

R_K = P_K/I² = 6,32/ 0,53² = 22,49

P_K = I*U_K = 0,53 * 11,92 = 6,32

X_K = √(Z_K² – R_K²) = √(22,50² – 22,49²) = 0,67

L_K = X_K/ω = X_K/2πf = 0,67/314 = 2,13 * 10^-3

X_C = V_C/I = 12,43/0,53 = 23,45

C = 1/ ωX_C = 1/(2πf*X_C) = 1/(314*23,45) = 1,36 * 10^-4

R = P/I² = 7,0/0,2809 = 24,92

X = X_K – X_C = 0,67-23,45 = -22,78

Cosφ_K = R_K/Z_K = 22,49/22,50 = 0,99

φ_K = arcos R_K/Z_K = arcos 0,99 = 8⁰

φ = arctg X/R = arctg -22,78/24,92 = -0,9 = -42⁰

4. Схема Z_K, Xc₄ (200 мкФ)

Z = U/I = 13,5/0,52 = 25,47

Z_K = U_K/I = 11,83/ 0,52 = 22,75

R_K = P_K/I² = 6,15/ 0,52² = 22,74

P_K = I*U_K = 0,52 * 11,83 = 6,15

X_K = √(Z_K² – R_K²) = √(22,75² – 22,74²) = 0,67

L_K = X_K/ω = X_K/2πf = 0,67/314 = 2,13 * 10^-3

X_C = V_C/I = 9,49/0,52 = 18,25

C = 1/ ωX_C = 1/(2πf*X_C) = 1/(314*18,25) = 1,75 * 10^-4

R = P/I² = 76,8/0,2704 = 25,15

X = X_K – X_C = 0,67-18,25 = -17,58

Cosφ_K = R_K/Z_K = 22,74/22,75 = 0,99

φ_K = arcos R_K/Z_K = arcos 0,99 = 8⁰

φ = arctg X/R = arctg -17,58/25,15 = -0,7 = -35⁰

5. Схема Z_K, Xc₅ (250 мкФ)

Z = U/I = 13,5/0,51 = 26,47

Z_K = U_K/I = 11,67/ 0,51 = 22,88

R_K = P_K/I² = 5,95/ 0,51² = 22,87

P_K = I*U_K = 0,51 * 11,67 = 5,95

X_K = √(Z_K² – R_K²) = √(22,88² – 22,87²) = 0,68

L_K = X_K/ω = X_K/2πf = 0,68/314 = 2,17 * 10^-3

X_C = V_C/I = 7,51/0,51 = 14,73

C = 1/ ωX_C = 1/(2πf*X_C) = 1/(314*14,73) = 2,16 * 10^-4

R = P/I² = 6,4/0,2601 = 24,61

X = X_K – X_C = 0,67-14,73 = -14,05

Cosφ_K = R_K/Z_K = 22,74/22,75 = 0,99

φ_K = arcos R_K/Z_K = arcos 0,99 = 8⁰

φ = arctg X/R = arctg -14,05/24,61 = -0,6 = -31⁰

Схема	Вычислено
	Z	Zk	Xk	Rk	Lk	Xc	C
ZK, XC1	27,4	23,2	0	23,2	0	33	9,7*10-5	1	0	-54,40
ZK, XC2	26,15	23,04	0,68	23,03	2,17*10-3	27,61	1,15*10-4	0,99	8⁰	-470
ZK, XC3	25,47	22,50	0,67	22,49	2,13*10-3	23,45	1,36*10-4	0,99	8⁰	-420
ZK, XC4	25,96	22,76	0,67	22,74	2,13*10-3	18,25	1,17*10-4	0,99	8⁰	-350
ZK, XC5	26,47	22,88	0,68	22,87	2,17*10-3	14,73	2,16*10-4	0,99	8⁰	-310

Таблица 4.1

Схема	Z Ом	R1 Ом	ZK Ом	RK Ом	XK Ом	LK Гн	XC Ом	C мкФ	R Ом	X Ом
R1	20	20	--	--	--	--	--	--	20	--
ZK	34	--	34	7	21,9	0,07	--	--	27	22
XC	79,6	--	--	--	--	--	79,6	0,0004	--	-79,6
R1, ZK	22	20	21,9	0	0	0	--	--	27	22
R1, XC	82	20	--	--	--	--	79,6	0,0004	20	-79,6
R1, ZK, XC	63,6	20	23	7	22	0,07	79,6	0,0004	27	-57,6

Таблица 4.2

Схема	PR1 Вт	PK Вт	QK вар	QC Вар	Q вар	SK В*А	S В*А			φ
R1	9,8	-	-	-	-	-	9,8	1	-	0
ZK	-	2,52	7,92	-	7,92	8,3	8,4	0,3	0,42	64,8
XC	-	-	-	2,3	-2,3	-	2,38	-	0	90
R1, ZK	5,2	1,8	5,72	-	5,72	6	7,14	0,3	0,8	36,8
R1, XC	0,57	0	-	2,3	-2,3	-	2,38	-	0,24	76,1
R1, ZK, XC	0,96	0,33	1,06	0	1,06	1,11	3,08	0,3	0,42	64,8

Таблица 4.2 (продолжение)