ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. ИЗУЧЕНИЕ ЛИНЕЙНОЙ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА. РЕЗОНАНС ТОКОВ

1.1 Цель работы

1.1.1 Экспериментально получить резонанс токов в электрической цепи, состоящей из параллельного соединения катушки индуктивности и батареи конденсаторов, путем изменения емкости конденсатора.

1.1.2 Определить параметры цепи, изучить причины и следствия резо-нанса токов.

1.1.3 Приобрести практические навыки сборки электрической цепи однофазного синусоидального тока, работы с электроизмерительными прибо-рами, измерения электрических величин.

1. 2 Основные теоретические положения

При параллельном соединении индуктивной и емкостной нагрузок с источником электрической энергии и равенстве реактивных проводимостей (b_L=b_C) возникает резонанс токов. Резонансом токов называется такое состояние цепи, когда общий ток совпадает по фазе с напряжением, реактивная мощность равна нулю и цепь потребляет только активную мощность.

Резонанс токов характеризуется рядом явлений.

Полная проводимость электрической цепи приобретает минимальное значение и становится равной активной проводимости:

Y= =g (1)

Минимальное значение проводимости обуславливает минимальное зна-чение общего тока, который становится равным активной составляющей тока катушки:

I=YU=g U = I_а (2)

Емкостный ток I_C и индуктивная составляющая тока катушки I_L стано-вятся равными и могут достичь большой величины, намного превышающей ток, потребляемый электрической цепью из сети:

I_L=b_LU=b_CU= I_C (3)

Реактивная мощность становится равной нулю:

Q=Q_L–Q_C = b_LU² – b_C U² = 0 (4)

Полная мощность равна активной мощности:

S=YU²=g U²=P (5)

Коэффициент мощности при резонансе равен единице:

cos= = =1 (6)

Резонанс токов имеет большое практическое значение и находит широкое применение в силовых электрических цепях для повышения коэффициента мощности электротехнических установок промышленных пред-приятий. Коэффициент мощности имеет большое технико-экономическое значение. Повышение коэффициента мощности обеспечивается подключением конденсаторов (или других источников емкостной реактивной мощности) параллельно потребителям электрической энергии, которые вследствие наличия свойственной им индуктивности имеют низкий коэффициент мощности.

1.3 Задание по работе

1.3.1 Собрать электрическую цепь с параллельным соединением катушки индуктивности и батареи конденсаторов. Меняя емкость батареи конденсаторов, добиться резонанса токов.

1.3.2 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 .

1.3.3 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.

1.3.4 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).