4.4. Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с моделью стенда и проведением измерений.

2.Подготовить исходные материалы для составления отчета по ра­боте. Для чего на отдельных листках бумаги заполнить титульный лист с фамилией, именем и отчеством студента, выполняющего ла­бораторную работу. Затем написать название дисциплины, название и цель выполнения работы и выписать основные расчетные фор­мулы.

3. Включить ЭВМ и открыть файл Lab.4.

4. Вычертить функциональную схему стенда с экрана монитора.

5.ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА ТОКОВ. Устано­вить величину сопротивления катушки индуктивности R2=10 Ohm (10 Ом ),нажимая латинскую букву «а» и величину индуктивности, равной L= 318 mH ( 318 Гн), нажимая латинскую букву «b» .Изменяя величину емкости в пределах от 60 μF до 6 μF,(нажимая латинскую букву «с»), провести для каждого значения емкости С измерения всех параметров цепи по показаниям приборов V1, А1,V2, V3, А2, А3 до и после резонанса и при резонансе токов, ко­гда В_L=Вс (Х_L=Хс). Для случая резонанса провести два измерения при R2 =10,0 Ohm и R2=1,0 Ohm. Результаты всех измерений зане­сти в таблицу.4.2. Значение величин емкостей приведены левой ко­лонке таблицы 4.1.

Табл.4.1.

Измерено

Вычислено

Вели­чины

U (V1)

I (А1)

P (V2)

φ (V3)

Iк (А2)

Iс (А3)

Z

Q

XL

Xc

BL

Bc

Ед.измер.

В

А

Вт

Град

А

А

Ом

Ом

Ом

См

См

С=60 μF

100

50

С= 48 μF

100

63

С= 36 μF

100

83

С= 32 μF R=10 Оhm

10

100

100

С=32 μF R=1,0 Оhm

100

100

100

С=24 μ F

100

125

С=12 μF

100

250

С= 6 μF

100

500

Провести расчеты параметров по формулам, приведенным ниже и занести полученные значения в правую половину таблицы 4.1.

Z=U/I – полное сопротивление цепи [Oм].

Xc=1/2π f C - сопротивление конденсатора переменному току [Oм].

Вс=2π f C-проводимость конденсатора переменному току [Cм]

X_L=2π f L–сопротивление индуктивности переменному току [Oм].

B_L=1/2π f L–проводимость индуктивности переменному току [Cм].

Z_к=√(R²+X_L²) – полное сопротивление катушки индуктивности Oм].

Q=X_L/R-добротность катушки индуктивности,

6.ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАК­ТИВНОЙ МОЩНОСТИ. Провести исследование процессов ком­пенсации реактивной мощности.

а) Для этого отключить емкостную цепь контура ( переключатель J1 поставить в положение выключено).Установить напряжение ис­точника переменного напряжения ~U, равным 100 В. Установить величину активного сопротивления, включенного последовательно с индуктивностью, равной R=10 Ohm (10 Ом), а величину индук­тивности катушки равной 318 mH (318мГ). Записать показания из­мерительных приборов в таблицу 4.2. При этом величина тока, про­текающего через катушку индуктивности, примерно равна 1 А, а угол φ, измеренный фазометром, будет близок к 80 градусам).

б) Установить величину конденсатора, равной 32µF (32 мкФ), а величину сопротивления, включенного последовательно с емкостью, равной 0,1 Ом. Подключить емкость параллельно катушке индуктивности ( коммутатор J1 переключить в положение включено). Записать показания всех измерительных приборов во вторую строчку табл.4.2.

Табл.4.2.

Измерено

Вычислено

Величины

U (V1)

I (А1)

P (V2)

φ(V3)

Iк (А2)

Iс (А3)

Z

R

Zк

XL

Xc

BL

Bc

Ед. измер.

В

А

Вт

Град

А

А

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

См

См

С-отключ; L=318 mH R=10 Ohm

φк=

С=32 μF L=318 mH R=10 Ohm

φ =

в) Рассчитать параметры цепи для установленных значений емкости и индуктивности. При расчетах можно воспользоваться формулами, приведенными выше.

7.По результатам измерений и расчетов построить векторную диаграмму (подобную приведенной на рис 4.2.), иллюстрирующую компенсацию реактивной мощности при включении батареи конденсаторов.

ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНОЙ ДИАГРАММЫ. Вектора обозначаются жирным шрифтом или точкой над буквой. Построение векторной диаграммы надо начинать с вектора напряжения U. В выбранном масштабе строиться вектор U (см. рис.4.2). Вектор тока, протекающего через катушку индуктивности (İ_к ),отстает от вектора напряжения U на угол φ_к . Значение угла φ_к определяется по показаниям фазометра сначала для случая, когда емкость отключена ( коммутатор J1 в разомкнутом положении).Затем строится вектор тока, протекающего через емкостную цепь İ_c , при замыкании коммутатора J1. Этот вектор опережает вектор напряжения U на угол, равный 90 градусов. После этого с соблюдением выбранного масштаба строится вектор тока, протекающего от источника электроэнергии к колебательному контору İ =İ_к+İ_c. Вектор İ определяется путем суммирования векторов İ_к и İ_c. При этом вектор İ оказывается сдвинут по отношению к вектору U на угол φ, который близок к величине угла сдвига фаз между векторами U и İ , определенному по показанию фазометра для случая, когда конденсатор включен параллельно катушки индуктивности.

4.5. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ.

Отчет должен содержать:

- титульный лист с названием университета, факультета, кафедры, курса, специальности, дисциплины, названием лабораторной работы и фамилии, имени и отчества студента;

-цель работы;

- схему модели лабораторного стенда, вычерченную с помощью линейки.

- таблицы, содержащие результаты измерений и расчетов;

- векторную диаграмму, иллюстрирующую процесс компенсации реактивной мощности; (векторная диаграмма должна быть построена с помощью линейки и транспортира, с соблюдением масштабов и обозначением всех векторов и сдвига фаз между векторами);

- выводы.