Введение

Электротехника и электроника, как техническая дисциплина, изучаемая студентами, является одной из значимых в будущей профессиональной деятельности бакалавров по специальности «Теплоэнергетика и теплотехника»в связи с тем, что большой удельный вес в процессах работы машин и оборудования занимают технологии с использованием электрической энергии и электромеханических преобразователей.В свою очередь все электромеханические преобразователи получают электрическую энергию по линиям электропередачи, кабельным линиям требуемого сечения с соответствующими коммутирующими и защитными устройствами, что обязывает бакалавра уметь выполнять простейшие исследования режимов работы электрических цепей.

Особое внимание в предлагаемом учебном издании уделяется мето­дике выполнения исследований электрических машин и использовании электроизмерительных приборов, применяемых в технологических машинах и оборудовании.

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Цель работы

Исследование режимов электрической цепи переменного тока,

содержащейпараллельносоединенные резистор,

катушку индуктивности и конденсатор

Содержание работы

1. Экспериментальное исследование режимов разветвленной цепи с параллельным соединением ветвей, содержащих индуктивные и резистивные элементы.

2. Исследование возможности и условий компенсации сдвига фаз нагрузки индуктивного характера путём параллельного подключения к ней конденсаторной батареи.

Краткие теоретические сведения

Лабораторная работа направлена на изучение режимов нагрузки общепромышленного назначения. В основной массе промышленные установки потребляют активную мощность электроэнергию и реактивную индуктивного характера.

Различные потребители электрической энергии могут работать в цепях, имеющих как активную, так и реактивную составляющую электрического тока.

Активная составляющаяпотребляемой любой нагрузкой мощности электрического тока совершает полезную работу и трансформируется в нужные нам виды энергии (тепловую, световую, звуковую и т.п.). Отдельные электроприборы работают в основном на этой составляющей мощности. Это лампы накаливания, электроплиты, обогреватели, электропечи, утюги и т.п.

При указанном в паспорте прибора значении активной потребляемой мощности в 1 кВт он будет потреблять от сети полную мощность в 1кВА.

Реактивная составляющаяэлектрического тока возникает только в цепях, содержащих реактивные элементы (индуктивности и ёмкости) и расходуется обычно на бесполезный нагрев проводников, из которых составлена эта цепь. Примером таких реактивных нагрузок являются электродвигатели различного типа, переносные электроинструменты (электродрели, «болгарки», штроборезы и т.п.), а также различная бытовая электронная техника.Полная мощность этих приборов, измеряемая в вольт-амперах, и активная мощность (в ваттах) соотносятся между собой через коэффициент мощности cosφ, который может принимать значение от 0,5 до 0,9. На этих приборах указывается обычно активная мощность в ваттах и значение коэффициента cosφ. Для определения полной потребляемой мощности в ВА, необходимо величину активной мощности (Вт) разделить на коэффициент cosφ.

Индуктивная составляющая электрической мощности, не совершая никакой работы, загружает линии электропередач, что приводит к неоправданному увеличению потерь электрической энергии. Для уменьшения потребления реактивной энергии применяют компенсацию реактивной мощности. На входе цепи параллельно включаются батареи конденсаторов. Емкостный ток находится в противофазе к реактивному току нагрузки. Суммарный ток, таким образом, складывается из трех составляющих: активного тока нагрузки, реактивного тока нагзки индуктивного характера и емкостного тока батарей конденсаторов. В силу того, что емкостный ток находится в противофазе реактивному току нагрузки, они вычитаются, что приводит к уменьшению потребления реактивной мощности и увеличению коэффициэнта активной мощности на входе цепи. Таким образом, осуществляется практическая реализация компенсации реактивной мощности.