Контрольні питання

1. Як визначається значення струму в колі з послідовним з'єднанням елементів?

2. Чому дорівнює повний опір кола з послідовним з'єднанням елементів?

3. Як визначити прикладену до кола з послідовним з'єднанням елементів напругу, якщо відомі падіння напруг на кожному елементі кола?

4. При яких умовах коло із послідовно з'єднаними індуктивністю, ємністю і резистором буде мати найменший опір? Чому?

5. Яка умова виникнення резонансу напруг? Доведіть це.

6. Як залежить ємнісний і індуктивний опір від частоти струму?

7. Як визначається коефіцієнт потужності кола? Пояснити його фізичний зміст.

8. Чому дорівнює коефіцієнт потужності при резонансі напруг?

9. Пояснити побудову векторних діаграм.

_{Лабораторна робота № 2}

ДОСЛІДЖЕННЯ ОДНОФАЗНОГО коЛА змінного СТРУМУ ПРИ паралельному З'ЄДНАННІ ПРИймачів. Збільшення коефіцієнту ПОТУЖНОСТІ кола

Мета роботи: дослідити коло із паралельним з'єднанням активно-індуктивного і ємнісного навантажень; навчитися визначати параметри кола і будувати векторні діаграми за даними електричних вимірів; дослідити явище резонансу струмів; ознайомитися з методом поліпшення коефіцієнта потужності установки активно-індуктивного приймача за допомогою паралельно підключеного конденсатора.

Основні теоретичні положення

Більшість сучасних споживачів електричної енергії являють собою активно-індуктивні навантаження: електричні машини змінного струму, трансформатори й ін., струми яких відстають по фазі від напруги джерела живлення.

Активна потужність таких споживачів залежить від , що показує, яка частина повної потужності джерела використовується у вигляді активної потужності, тому її називають коефіцієнтом потужності.

Для підвищення економічності джерел електричної енергії, зменшення втрат енергії на лініях електропередач необхідно збільшувати .

Один із цих способів - зменшення реактивного струму I_L споживача за рахунок паралельного підключення конденсатора з реактивним ємнісним струмом , що має протилежний знак із струмом I_L.

Схема заміщення активно-індуктивного приймача з паралельно включеним конденсатором зображена на мал.2.1.

За першим законом Кирхгофа комплекс струму I дорівнює сумі комплексів струмів гілок , тобто струм у нерозгалуженій частині кола дорівнює геометричній сумі струмів першої і другої гілок кола.

Значення струму першої і другої гілок за законом Ома визначимо як

,

де

Вектор струму відстає від прикладеної напруги на кут , а вектор струму випереджає прикладену напругу на кут 90°, тому що має виключно ємнісної характер.

На мал.2.2 зображена векторна діаграма струмів і напруг схеми мал.2.1.

İ +j

İ₂

Ů І U

İ₁ 0 +1

І1L I1

I2

I1А

Мал.2.1 МАЛ.2.2

Із діаграми видно, що значення загального струму I , яке є геометричною сумою векторів струму менше від струму приймача I₁.

Активна і реактивна складового струму I, як видно з діаграми мал.2.2, рівні:

де і - відповідно активна і реактивна провідності першої гілки.

При рівності реактивної складової струму першої гілки і струму другої гілки ( ) загальний струм споживаний колом стає рівним активній складовій струму першої гілки і співпадає по фазі з напругою живлення кола.

Явище, при якому в колі з паралельно з'єднаними активно-індуктивним і ємнісним опорами реактивні провідності гілок рівні, а, отже, вектори струму і напруги збігаються по фазі, називається резонансом струмів.

При резонансі струмів коло являє собою виключно активний опір. Активна потужність, споживана колом, дорівнює повній потужності, реактивна потужність, споживана колом, дорівнює 0.

Для схеми (див.мал.2.I) умовою виникнення резонансу струмів є рівність реактивних провідностей першої і другої гілки , або

.

Фізичне пояснення ролі конденсатора в процесі компенсації реактивної потужності полягає в тому, що ємність конденсатора С і індуктивність споживача L утворюють коливальний контур, у якому здійснюється обмін енергіями між електричним полем конденсатора і магнітним полем індуктивності. Коло у цьому випадку споживає тільки активну потужність.