Часть 2.

1. Собрать схему (рис. 3).

2. Записать технические данные измерительных приборов и аппаратов в соответствующую таблицу протокола.

3. Определить цену деления приборов.

4. После тщательной проверки схемы студентами и преподавателем, предупредив всех членов бригады, произвести включение схемы.

5. Включив схему и убедившись в том, что все приборы нормально работают, производить опыт при максимальной емкости батареи кон­денсаторов.

Установить лабораторным автотрансформатором заданное преподава­телем напряжение. Последовательно вводя перемычки в батарее конденсаторов, уменьшать сопротивление X_C. (Напряжение сети во все время опыта должно поддерживаться с помощью лабораторного автотрансформатора постоянным, равным той величине, которая выбрана в начале опыта).

По мере увеличения сопротивления X_C эквивалентное реактивное сопротивление схемы X уменьшается (имея при этом все еще, эквивалентный индуктивный характер). В связи с этим, происходит увеличение тока, мощности и напряжения на катушке и конденсаторе.

Когда будет достигнуто равенство индуктивного и емкостного сопротивлений (Х_L = X_C) значения тока и мощности будут наибольшими. Напряжения на катушке и конденсаторе будут также значительно превышать напряжение сети.

Продолжая далее выводить емкости, т.е. про­должая увеличивать емкостное сопротивление Х_С, мы тем самым производим дальнейшее увеличение реактивного сопротивления схемы X, которое будет теперь иметь при этом эквивалентный емкостной характер. При этом ток, мощность и напряжения на катушке и конденсаторе начнут умень­шаться.

Во время проведения эксперимента нужно снять не менее пяти замеров при разных емкостных сопротивлениях. Резуль­тата опыта занести в табл. 3.

6. Обработку результатов производить по следующим формулам:

Z = U/I ; Z_к = U_к/I ; R_к = (P/I²);

X_к = ; X_C = U_C /I ; X = X_к – X_C ;

cos φ = P/ (UI) ; L = X_L/(2πƒ) ; C =1/( 2πƒX_c) ;

ƒ = 50 Гц ; S = UI ;

Рассчитанные величины записываются в таблицу 3.

Таблица 3.

№	Измерения					Вычисления
1
2
3
4
5

Построение векторной диаграммы

При последовательном соединении элементов ток в них одинаков. Поэтому, построение векторной диаграммы начинают с вектора тока. Для этого выбирают масштабы по напряжению и по току:

M_U = y [B/мм] ; M_I = x [A/мм] .

При построении векторной диаграммы для схемы на рис. 4, вектор напряжения U_к откладывают под углом φ_k в сторону опережения относительно вектора тока. Вектор падения напряжения на активном сопротивлении R (оно же – R_нг) будет совпадать по фазе с вектором тока I. Путем геометрического суммирования векторов напряжения U_к и U_нг можно получить вектор напряжения на входе цепи U.

При построении векторной диаграммы для схемы на рис. 5 в качестве базового вектора также выбирается вектор тока I. Вектор напряжения U_к строится как и в предыдущем случае – под углом φ_к. Вектор падения напряжения на емкости U_С отстает от тока на угол 90°. Геометрическая сумма этих векторов дает вектор напряжения на входе цепи. Векторная диаграмма, приведенная на рис. 5, построена для случая, когда Х_L > Х_C. Аналогично строятся векторные диаграммы для случаев Х_L ≈ Х_C; Х_L < Х_C .

Каждый студент строит три векторные диаграммы по указа­нию преподавателя, отметив, для какого наблюдения она построе­на. Кроме того, необходимо построить следующие графики:

I =ƒ(Х_C), U_С = ƒ(Х_C), U_L = ƒ(Х_C), cos φ = ƒ(Х_C) .

При построении графиков шкалы на осях координат должны быть кратны: 2; 2,5; 5 или 10, причем пересечение осей координат яв­ляется нулем для всех масштабов.

При построении графиков по оси ординат берутся три шка­лы: тока, напряжения и коэффициентов мощности. По оси абсцисс откладывается шкала Х_C.

6. Подготовить отчет по работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Показать, как вычисляются R_К, R_НГ, L_К, и C по показаниям приборов.

2. Показать, как определить коэффициент мощности цепей на рис. 2 и 3.

3. Как определить падение напряжений на отдельных элементах неразветвленной цепи?

4. Объяснить построение векторных диаграмм для цепи на рис. 2.

5. В чем состоит явление резонанса напряжений?

6. Изменением каких параметров цепи (рис. 3) можно получить резонанс напряжений?

7. Каковы следствия резонанса напряжений?

8. Чем может быть опасен резонанс напряжений в промышленных установках?

9. Запишите уравнения для определения напряжений на входе цепи и на отдельных ее участках.

10. Объясните построение векторной диаграммы для цепи на рис. 3.

.