5.2 Экспериментальные исследования разветвленной цепи

5.2.1 Результаты измерений приведены в табл. 8.

Таблица 8

Емкость конденсатора С, мкф	Напряжение источника ЭДС UE, В	Ток источника ЭДС IE, A	Ток RL-ветви IRL, A	Ток C-ветви Ic, A	Активная мощность источника ЭДС РЕ, Bт
	Измерительные приборы
	V	A3	V1	V2	W
60
110
150
190
200
210
220
230
270
310
350

5.2.2 Обработка результатов измерений. Результаты сведены в табл. 9 и рис. 21-14.

5.2.2.1 Модуль полного сопротивления разветвленной цепи

.

(58)

5.2.2.2 Полная мощность источника ЭДС

.

(59)

5.2.2.3 Аргумент полного сопротивления неразветвленной цепи

.

(60)

Знак «плюс» – при С < С_РЕЗ, а знак «минус» – при С > С_РЕЗ.

5.2.2.4 Реактивная мощность разветвленной цепи

.

(61)

5.2.2.5 Проверка первого закона Кирхгофа

.

(62)

Таблица 9 – Результаты расчета режимов работы разветвленной RLC- цепи по результатам измерений

Емкость конденсатора С, мкФ	Модуль сопротивления цепи ZНЦ, Ом	Аргумент полного сопротивления цепи φ, эл. град.	Реактивная мощность QРЦ, вар	Полная мощность SРЦ, ВА	Полная мощность , ВА	Расчетный ток RL-цепи IRL*, A
60
110
150
190
200
210
220
230
270
310
350

Рисунок 21 – Экспериментальная зависимость модуля полного сопротивления разветвленной цепи от емкости конденсатора

Рисунок 22 – Экспериментальная зависимость аргумента полного сопротивления разветвленной цепи от емкости конденсатора

Рисунок 23 – Экспериментальные зависимости мощностей источника ЭДС от емкости конденсатора

Рисунок 24 – Векторные диаграммы токов и напряжений разветвленной цепи при различных значениях ёмкости конденсатора

Выводы

1 В работе исследованы свойства линейных разветвленных и неразветвленных цепей гармонических токов, образованных конденсатором, резистором и катушкой индуктивности.

2 При последовательном соединении конденсатора, резистора и катушки индуктивности и определенном сочетании параметров этих элементов возникает резонанс напряжений. В этом режиме:

- ток цепи принимает максимальное значение;

- эффективные значения напряжения катушки индуктивности и конденсатора равны и могут значительно превышать напряжения источника ЭДС;

- мощность источника ЭДС равна активной мощности, то есть мощности, выделяемой на резисторе в виде тепловой энергии.

3 При параллельном соединении конденсатора и катушки индуктивности и определенном сочетании параметров этих элементов возникает резонанс токов. В этом режиме:

- ток источника ЭДС принимает минимальные значения;

- токи ветвей при этом пропорциональны величине напряжения источника ЭДС и обратно пропорциональны сопротивлению ветвей.

4 В оборудовании систем электроснабжения следует избегать режимов резонанса токов и напряжений или предпринимать меры для обеспечения нормальной работы аппаратуры в этих режимах (использовать соответствующее по мощности и допустимому напряжению оборудование).

5 Режимы резонанса широко используются в выходных и входных цепях радиоаппаратуры в качестве частотноселектирующих цепей.

6 Резонанс напряжений используется в компенсирующих устройствах, установленных в непосредственной близости от потребителя. Компенсирующие устройства предназначены для поддержания в цепях Cosφ ≈1, тем самым обеспечивая минимизацию потерь электроэнергии и более эффективное использование электрогенерирующих установок.

1