Міністерство освіти і науки України

Полтавський державний технічний університет імені

Юрія Кондратюка

Кафедра автоматики та електроприводу

Методичні вказівки

до лабораторного практикуму з курсу

“Електротехніка, електроніка, та мікропроцесорна техніка”

Частина 1

_{“Електричні кола змінного струму”}

Полтава 2001

Методичні вказівки до лабораторного практикуму з курсу “Електротехніка, електроніка, та мікропроцесорна техніка”

Частина 1. “Електричні кола змінного струму”

Укладачі: Єрмілова Н.В., к.т.н., доцент; Кислиця С.Г.,к.т.н., ст. викладач.

Відповідальний за випуск: завідувач кафедри Галай М.В., д.т.н., професор.

Затверджено радою університету

протокол №. ........... від ............... 2001 р.

Літературний редактор Н.В. Жигилій

Коректор С.М. Дорошенко

Зміст

_{Лабораторна робота № 1 4}

_{Лабораторна робота № 2 8}

_{Лабораторна робота № 3 13}

_{Лабораторна робота № 4 19}

_{Лабораторна робота № 1}

ДОСЛІДЖЕННЯ ЛАНЦЮГА змінного СТРУМУ З ПОСЛІДОВНИМ З'ЄДНАННЯМ АКТИВНОГО, ІНДУКТИВНОГО І ЄМНІСНОГО ОПОРІВ

Мета роботи: дослідити ланцюг змінного струму при послідовному з'єднанні активного, індуктивного і ємнісного опорів; вивчити явище резонансу напруг; навчитися обчислювати параметри ланцюга й побудувати векторні діаграми за даними досліду.

Основні теоретичні положення

М иттєві значення синусоїдальних напруг і струмів позначаються малими латинськими літерами u,i і у загальному вигляді записуються так:

_{; ,}

де U і I - максимальні або амплітудні значення відповідно напруги і струму;

- кутова частота в промисловій мережі;

t- даний час;

-початкова фаза.

На практиці для оцінки дії синусоїдального струму користуються діючими значеннями, що позначаються прописними латинськими літерами і зв'язані з амплітудними значеннями:

Для спрощення розрахунків ланцюгів синусоїдального струму формулу для миттєвих значень напруг і струмів записують у комплексній формі:

де U, I - діючі значення відповідно напруги і струму;

- початкові фази напруги і струму.

Якщо напруги, струми й опори виражаються комплексними числами, до лінійних електричних ланцюгів синусоїдального струму можуть бути застосовані всі методи розрахунку ланцюгів постійного струму, засновані на законах Ома і Кирхгофа.

Якщо через електричний ланцюг мал.1.1, що складається з послідовно з'єднаних резистора, котушки індуктивності і конденсатора, проходить струм , комплексне значення якого ,то відповідно до другого закону Кирхгофа, комплексне значення напруги на вході ланцюга дорівнює сумі комплексних значень падінь напруг на кожному елементі:

.

Якщо комплекси напруг замінити добутками комплексів опорів ділянок ланцюга і струму, то це рівняння можна записати у такому вигляді :

де R- активний опір котушки і змінного резистора;

X­_L- індуктивний опір котушки; X_C - ємнісний опір.

У цьому рівнянні величина Z являє собою комплекс повного опору ланцюга: . Комплексне значення потужності, споживаної ланцюгом, можна знайти, якщо кожний член останнього рівняння помножити на квадрат струму, що проходить через ланцюг:

,

де S -повна потужність, B∙А,

Р - активна потужність, Вт,

Q - реактивна потужність, вар, .

Коефіцієнт потужності ланцюга cos φ визначається як відношення:

.

У ланцюзі з послідовним з'єднанням резистора, котушки індуктивності і конденсатора можуть бути три варіанти співвідношень індуктивного і ємнісного опорів:

- активно-індуктивний характер ланцюга;

- активно-ємнісний характер ланцюга;

- чисто активний характер ланцюга, резонанс напруг.

Векторні діаграми напруг, що відповідає трьом зазначеним випадкам, зображені на мал.1.2.

+ j U_L +j +j Ů_L

Ů_c

U_L

Ů U_c

φ₁ +1 Ů_R İ +1 φ₃ +1

Ů_R I φ₂ Ů Ů_c U_R=Ů İ

_{a) б) в)}

Мал.1.2

Із векторних діаграм видно, що вектор струму відстає на кут від вектора напруг при (мал.1.2, a), випереджає на кут при (мал.1.2 ,б) і збігається за напрямом при (мал. 1.2, в). Явище, при якому в послідовному ланцюзі реактивні опори рівні, а вектор напруги і струму збігається по фазі , називається резонансом напруги. При резонансі напруги ; Z = R; U_L = U_C; Q = 0; S = P; .