Расчетная часть
Расчет цепи при последовательном соединении ее
элементов
2.2.1. Определить сопротивления элементов и всей цепи (см. рис.15):
;
;
;
;
;
;
;
,
где
- активное сопротивление всей цепи,
- полное сопротивление катушки,
- индуктивное сопротивление катушки,
-
полное сопротивление всей цепи. В
расчетах токи брать в амперах (
).
2.2.2. Определить параметры элементов цепи:
;
,
где
- индуктивность катушки,
-
емкость конденсатора,
- частота синусоидального напряжения
установленного на генераторе ГЗ – 34.
2.2.3. Определить активную , реактивную и полную мощность потребляемую цепью:
;
;
.
2.2.4. Определить коэффициент мощности цепи и катушки:
;
.
Результаты вычислений, выполненные для двух режимов работы цепи, занести в табл. 1 и сравнить их.
Расчет цепи с параллельно соединенными приемниками
2.2.5. Определить полные и реактивные сопротивления ветвей и всей цепи (см. рис. 16):
;
;
;
,
где
-
полное сопротивление цепи,
- полное сопротивление первой ветви с
индуктивной катушкой,
- реактивное (емкостное по характеру)
сопротивление второй ветви с конденсатором,
- реактивное (индуктивное по характеру)
сопротивление первой ветви.
2.2.6. Определить коэффициент мощности первой ветви:
.
2.2.7.Определить
активные
и реактивные
составляющие токов ветвей и тока
неразветвленной части цепи:
;
;
;
;
;
.
В расчетах
активная составляющая тока второй ветви
берется равной нулю потому, что потери
энергии в конденсаторах ничтожно малы
и поэтому не учитываются.
2.2.8. Определить ток неразветвленной части цепи:
.
При этом должно
быть
.
2.2.9. Определить полную , активную и реактивную мощности всей цепи:
,
,
.
2.2.10. Определить коэффициент мощности всей цепи и угол сдвига фаз между напряжением и током неразветвленной части цепи:
;
.
Результаты вычислений, выполненные для трех режимов работы цепи (см. рис.16) занести в табл. 2 и проанализировать.
2.3.Графическая часть
2.3.1. Построить
векторные диаграммы для двух режимов
работы цепи (рис. 15) по результатам
измерений, приведенных в табл. 1. Векторные
диаграммы строятся в удобном масштабе,
который указывается на них. При построении
векторных диаграмм нужно обратить
внимание на то, что катушка
обладает активным
и индуктивным
сопротивлениями, поэтому вектор
напряжения
должен опережать вектор тока
на угол
.
Сравнить построенные векторные диаграммы для двух режимов. Определить по диаграммам влияние изменения емкости на режим работы цепи.
По векторным диаграммам проверить справедливость второго закона Кирхгофа для исследуемой цепи (см. рис. 15). Сравнить полученную из векторной диаграммы величину напряжения с измеренной.
На основе векторной диаграммы написать аналитические выражения мгновенных значений тока, напряжения на всех участках цепи (см. рис. 15) для первого режима работы ( ).
Построить векторные диаграммы для трех режимов работы цепи (см. рис. 16) по результатам измерений и вычислений, приведенных в табл. 2. Вектора токов
и
строятся относительно вектора
напряжения
с учетом характера нагрузки в ветви
и углов сдвига
и
(
,
).
Вектор тока
определяется из векторной диаграммы
согласно уравнению
.
Векторные диаграммы строятся в удобном
масштабе, который следует указать,
например:
;
.
Сравнить построенные векторные диаграммы для трех режимов. Оценить по диаграммам влияние конденсаторов и изменения их емкости на режим работы цепи (см. рис. 16).
По векторным диаграммам проверить справедливость первого закона Кирхгофа для исследуемой цепи; сравнить полученную из векторной диаграммы величину тока в неразветвленной части цепи с измеренной (см. табл. 2).
Сделать вывод по работе.
Контрольные вопросы
1. Какие виды сопротивлений различают в цепях переменного тока?
2. Чему равно полное сопротивление цепи, состоящей из последовательно включенных активного и индуктивного, активного и емкостного сопротивлений?
3. Как определить активное сопротивление катушки индуктивности?
4. Как определить реактивное сопротивление цепи?
5. Чему равно полное сопротивление цепи, состоящей из последовательно включенных катушки индуктивности и емкости?
6. Как при помощи векторной диаграммы определить характер цепи?
7. Построение векторной диаграммы для неразветвленной цепи.
8 . Расчет тока на общем участке цепи с помощью векторной диаграммы.
9. Аналитический расчет тока на общем участке цепи с использованием активных и реактивных составляющих тока.
Библиографический список
1.Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. М.: Высшая школа, 2003. – 542с.
2.Рекус Г.Г., Чесноков В.Н. Лабораторный практикум по электротехнике и основам электроники. М.: Высшая школа, 2001. – 254с.
3.Электротехника /Под ред. В.Г. Герасимова – М.: Высшая школа, 1985. – 380с.