4.3 Задание по работе

4.3.1 Собрать электрическую цепь с параллельным соединением катушки индуктивности и батареи конденсаторов. Меняя емкость батареи конденса-торов, добиться резонанса токов.

4.3.2 По полученным экспериментальным данным рассчитать параметры цепи Z, Z_К, X_L, X_C, L, C, Y, b_L, b_C, g, S, Q, cos .

4.3.3 На основании произведенных измерений построить в масштабе три векторные диаграммы токов и напряжения: до резонанса b_L> b_C, при резонансе b_L = b_С, после резонанса b_L< b_C.

4.3.4 По данным измерений и вычислений построить в одной системе координат резонансные кривые I₁=ƒ(C), I_C=ƒ(C), I_L = ƒ(C), Y=ƒ(C), cos  =ƒ(C).

4.4 Объект и средства исследования

Объектом исследования служит линейная электрическая цепь с парал-лельным соединением катушки индуктивности и батареи конденсаторов переменной емкости. Все элементы цепи находятся на панели лабораторного стенда, представленного на рисунке 1. Питание стенда осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц через автоматический выключатель QF и регулирующий автотрансформатор ЛАТР. Для измерения токов в ветвях электрической цепи, напряжения и активной мощности на рабочем столе размещены многопредельные измерительные приборы непосредственного отсчета – три амперметра, вольтметр и ваттметр.

4.5 Подготовка к выполнению работы

4.5.1 Пользуясь литературными источниками и конспектом лекций, изучить из раздела «Линейные электрические цепи однофазного синусои-дального тока» дисциплины «Электротехника и электропривод» вопросы:

- параллельное соединение активного элемента, катушки индуктивности и конденсатора, резонанс токов;

- первый закон Кирхгофа для цепей синусоидального тока.

4.5.2 Начертить электрическую схему для исследования резонанса токов и таблицу для записи результатов измерений.

4.5.3 Записать формулы для расчета параметров исследуемой цепи.

4.6 Методические указания по выполнению работы и обработке результатов эксперимента

4.6.1 Ознакомиться с измерительными приборами и оборудованием, не-обходимым для выполнения работы.

4.6.2 Собрать электрическую цепь из параллельно соединенных катушки индуктивности и батареи конденсаторов в соответствии со схемой, представ-ленной на рисунке 3, и представить ее для проверки преподавателю.

4.6.3 Установить ЛАТРом и поддерживать неизменным заданное препо-давателем напряжение на входе цепи (80…100В). Изменяя емкость батареи конденсаторов, добиться резонанса, при этом ток в неразветвленной части цепи будет иметь наименьшее значение, а в ветвях I_К I_C. Опыт необходимо провести так, чтобы было три измерения до минимального значения тока в неразветв-ленной части цепи и три после него. Показания приборов занести в таблицу 3.

4.6.4 По результатам измерений вычислить следующие величины:

полное сопротивление цепи

Z = ; (27)

полное сопротивление катушки индуктивности

Z_К = ; (28)

активное сопротивление катушки индуктивности

r_к = ; (29)

индуктивное сопротивление катушки индуктивности

X_L = ; (30)

емкостное сопротивление

X_C = ; (31)

индуктивность катушки

L = ; (32)

емкость батареи конденсаторов

С = ; (33)

реактивную проводимость катушки

; (34)

реактивную проводимость конденсатора

b_c = ; (35)

полную реактивную проводимость цепи

b = b_L – b_C; (36)

активную проводимость катушки

; (37)

полную проводимость цепи

Y = ; (38)

коэффициент мощности катушки индуктивности

cos _к = ; (40)

коэффициент мощности цепи

cos  = ; (41)

индуктивную составляющую тока катушки индуктивности

I_L = I₂ sin_к; (42)

активную составляющую тока катушки индуктивности

I_а = I₂ cos _к; (43)

реактивную мощность цепи

Q = U² b = U I₁ sin; (45)

полную мощность цепи

S=U² Y = U I₁. (46)

Таблица 3 – Результаты исследования явления резонанса токов

Измеренные величины

Расчетные величины

U

I1

I2

I3

P

Z

ZK

XC

XL

rк

L

C

bL

bC

b

g

Y

IL

Iа

сosφк

cosφ

S

Q

В

А

А

А

Вт

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Гн

мкФ

См

См

См

См

См

А

А

ВА

вар

Рисунок 3 – Схема электрической цепи с параллельным соединением

катушки индуктивности и батареи конденсаторов

4.7 Отчетный материал

4.7.1 Технические параметры электроизмерительных приборов. Схема для исследования разветвленной электрической цепи синусоидального тока, таблица с экспериментальными данными и расчетами.

4.7.2 Три векторные диаграммы токов и напряжения, резонансные кривые. Выводы по результатам исследования.

4.8 Контрольные вопросы

4.8.1 Какое явление называется резонансом токов, каковы условия его возникновения и какие признаки его характеризуют?

4.8.2 Изменяя какие параметры цепи можно получить резонанс токов?

4.8.3 Чем отличается резонанс токов от резонанса напряжений?

4.8.4 Как влияет на коэффициент мощности cos  параллельное подклю-чение емкости к индуктивному приемнику?

5 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ С ОДНОФАЗНЫМИ ПРИЕМНИКАМИ, СОЕДИНЕННЫМИ ЗВЕЗДОЙ

5.1 Цель работы

5.1.1 Изучить влияние изменения параметров однофазных приемников, соединенных звездой и включенных в четырехпроводную сеть, на ток в ней-тральном проводе.

5.1.2 Изучить влияние изменения параметров однофазных приемников, соединенных звездой на напряжение между зажимами каждого из них при включении их в трехпроводную сеть. Выяснить роль нейтрального провода.

5.1.3 Приобрести практические навыки сборки электрической цепи трехфазного тока при соединении приемников звездой, работы с электроизме-рительными приборами, измерения линейных и фазных напряжений и токов.