Методические указания

1. Внутреннее сопротивление источника напряжения при известной величине его ЭДС (Е) может быть определено по величине напряжения на его зажимах U при каком-либо значении потребляемого тока I:

; .

2. По методу эквивалентного двухполюсника ток в выделенной ветви электрической цепи (рис. 1.2)

,

где Е_А – ЭДС эквивалентного генератора (E_A = U_xx);

– входное сопротивление эквивалентного пассивного двухполюсника. Экспериментально параметры двухполюсника определяются следующим образом: Е_А – путем измерения напряжения на разомкнутых зажимах 3-5;

где I_КЗ·А – ток короткого замыкания двухполюсника (измеряется при R₂ = 0. Переключатель В3 переключить вверх. )

Рис. 1.2

]

Программа домашней подготовки

По учебным пособиям и конспекту лекций изучить следующие вопросы:

1) правила составления уравнений по законам Кирхгофа и закону Ома для пассивной и активной ветвей;

2) принцип суперпозиции;

3) теорему об активном двухполюснике;

4) правила построения потенциальной диаграммы.

Контрольные вопросы

1. Какие электрические цепи называются линейными?

2. Дать определение пассивных и активных элементов и участков электрических цепей.

3. Как изменится вид потенциальной диаграммы, если за базисный потенциал принять другой узел?

4. Как определяется реальный ток в исходной схеме по принципу суперпозиции? Правило знаков.

5. Правило знаков при записи уравнений по второму закону Кирхгофа.

6. Сформулировать теорему об активном двухполюснике и пояснить на любой схеме.

7. Как экспериментально определяется R_вх пассивного двухполюсника (т.е. R_вн эквивалентного генератора)?

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАССИВНОГО

ДВУХПОЛЮСНИКА

ПРИ ПИТАНИИ ОТ ИСТОЧНИКА

СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы

Овладеть навыками экспериментального определения параметров пассивного двухполюсника.

Изучить способ повышения коэффициента мощности cos() электрической цепи.

Объект и средства исследования

В качестве исследуемого двухполюсника используется катушка индуктивности с параметрами R_к, L_к.

Питание двухполюсника осуществляется от фазы источника трехфазного напряжения. Повышение коэффициента мощности cos() электрической цепи в лабораторной работе реализуется с помощью магазина емкостей.

Для измерения электрических параметров используются приборы: ваттметр; амперметры электромагнитной системы с пределом измерения 1 А; цифровой мультиметр для измерения напряжения.

Рабочее задание

1. Собрать электрическую цепь по схеме (рис. 2.1).

2. Подать на входные зажимы электрической цепи напряжение питания. Произвести измерения. По данным измерений рассчитать параметры катушки и cos _к. Данные измерения и расчёта записать в табл. 2.1.

Рис. 2.1

Таблица 2.1

U1, В	Iк, А	Р, Вт	Zк1, Ом	Rк1, Ом	Хк1, Ом	Lк1, Гн	cos  к1	 к1, градус

3. Рассчитать емкость конденсатора С, необходимую для увеличения сos() электрической цепи до 0,8. Включить параллельно катушке индуктивности полученное значение С в соответствии со схемой рис. 2.2.

Рис. 2.2

4. Произвести измерения по схеме рис. 2.2 и результат измерений записать в табл. 2.2. Величину тока, протекающего через катушку индуктивности, взять из табл. 2.1.

С, мкФ	UА0, В		Р, Вт	Iк, А	IС, А	сos

Таблица 2.1

Рассчитать по результатам эксперимента коэффициент мощности сos цепи. По данным табл. 2.1 и 2.2 построить векторные диаграммы токов и напряжений.

Методические указания

1. Для измерения активной мощности в цепь включается ваттметр. Этот прибор имеет две обмотки: параллельную и последовательную. Входные зажимы этих обмоток обозначены * и подключаются к ИП (называются генераторными), поэтому эти зажимы между собой соединяются перемычкой. Обмотки друг относительно друга подвижны, так как Р = UIcos().

Цена деления ваттметра определяется с учетом пределов измерения по току и по напряжению:

где U_N и I_N – пределы измерений прибора по току и напряжению,

_mах – число делений шкалы прибора.

2. Параметры катушки индуктивности можно определить, используя следующие выражения:

.

f – стандартная частота 50 Гц.

3. Коэффициент мощности электрической цепи определяется по показаниям трёх приборов: ваттметра, амперметра и вольтметра

где I – ток потребляемый от ИП.

4. Включив параллельно катушке ёмкость, мы изменяем потребляемый из сети ток, следовательно, меняется и cos().

Требуемая величина ёмкости определяется из выражения:

где _к – угол сдвига фаз между напряжением и током катушки индуктивности (см. табл. 2.1);  – угол сдвига фаз, соответствующий желаемому значению коэффициента мощности сos  = 0, 8, сos  – это коэффициент мощности всей цепи (т.е.  – угол сдвига по фазе, между полным напряжением и током).

5. Векторная диаграмма (в. д.) строится по данным табл. 2.2, треугольник токов на в.д. строится методом засечек по известным величинам токов: I, I_{к ,} I_с. При построении диаграммы необходимо задаться направлением вектора U, а затем, зная качественно сдвиг по фазе между U и I на соответствующих элементах методом

6. Засечек построить треугольник токов,

Программа домашней подготовки

По учебным пособиям и конспекту лекций изучить темы:

– параметры элементов электрических цепей переменного тока;

– простейшие двухполюсники в цепи синусоидального тока;

– векторные диаграммы.

Контрольные вопросы

1. Какими параметрами характеризуются электрические цепи переменного тока?

2. Записать выражения, связывающие напряжение и ток для простейших двухполюсников при синусоидальном питании. Уравнения записать для мгновенных значений и в символической форме.

3. Изобразить векторные диаграммы токов и напряжений для простейших двухполюсников с различным характером реактивных сопротивлений.

4. Изменится ли величина активной мощности, потребляемой установкой, после повышения сos цепи с помощью батареи конденсаторов?

5. Как графически определить ток в неразветвленной части электрической цепи, если известны токи в двух параллельных ветвях и коэффициенты мощности этих ветвей?

6. Определить активные и реактивные составляющие токов в ветвях изображенных схем, если U = 20 В, а сопротивления элементов указаны на схемах в омах.

а б в

7. Для схем, изображенных в п. 7, определить величины полной, активной и реактивной мощностей, потребляемых электрической цепью.

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ