13.3 Содержание отчета
1. Цели и задачи работы.
2. Задание.
3. Основные формулы, применяемые при выполнении задания, ход расчетов.
4. Выводы.
13.4 Вопросы для самоподготовки
1.Что определяет электрические свойства материала.
2.Какие методы используют для измерения электрических свойств проводников.
3.Последовательность измерения сопротивления посредством одинарного моста постоянного тока Р333.
Лабораторная работа № 14
14. Измерение силы тока, напряжения и мощности в однофазных и трехфазных цепях переменного тока
Цель работы:
-знакомство с переменным током и трехфазными электрическими цепями;
-анализ назначения, устройства, области применения и метрологических характеристик измерительного комплекта К505.
Задание:
-изучить поряодк настройки и работы измерительного комплекта К505 для измерения силы тока, напряжения и мощности в однофазных и трехфазных цепях переменного тока;
-собрать электрическую схему и выполнить измерения напряжения и мощности.
Инструменты и оборудование:
-объекты измерения;
-измерительный комплект К505.
14.1 Общие положения
14.1.1 Синусоидальный переменный ток
Синусоидальным током называют ток, изменяющийся во времени по синусоидальному закону (рис.14.1).
i
π
(t)=Im
sin((2π/T) +
ψ)= Im sin(ωt
+ ψ).
π
π
2π
ωt T
T/2
I(t) Im
Рис. 14.1
Ток i(t)
называют мгновенным.Максимальное
значение тока называют амплитудой и
обозначают - Im.
Период Т - это время, за которое совершается
одно полное колебание. Частота равна
числу колебаний за секунду
,
единица частоты
-
герц. Угловая частота
,
единица угловой частоты рад/с.
Аргумент синуса,
то есть
,
называют фазой. Фаза характеризует
состояние колебания в данный момент
времени. Начальная фаза тока -
.
Любая синусоидальная функция характеризуется тремя величинами: амплитудой, угловой частотой и начальной фазой. Синусоидальные токи и ЭДС сравнительно низких частот, до нескольких кГц, получают с помощью синхронных генераторов (их изучают в курсе электрических машин). Синусоидальные токи и ЭДС в высоких частот получают с помощью ламповых и полупроводниковых генераторов, подробно рассматриваемых в разделе электроника.
Принято среднее значение функции времени определять за период
Для синусоидальной функции среднее значение за период равно 0. Используется также понятие среднего значения синусоидальной функции за период.
.
Аналогично, среднее
значение ЭДС за полупериод
.
Действующим значением синусоидальной функции называется её среднеквадратичное значение за период
Большинство измерительных приборов амперметров и вольтметров показывают действующее значение измеряемой величины.
14.1.2Несинусоидальный переменный ток.
При генерировании, трансформации, распределении и потреблении электроэнергии возникают искажения формы синусоидальных ЭДС, напряжений и токов.
Несинусоидальные токи в цепях возникают при синусоидальных ЭДС и напряжениях источников электрической энергии, если цепи содержат нелинейные элементы. Так, катушки с ферромагнитным магнитопроводом, которая является нелинейным элементом, при синусоидальном напряжении сети ток несинусоидальный.
Подобное явление наблюдается в промышленных и городских сетях, когда в качестве осветительных приборов используются люминесцентные лампы, имеющие нелинейные ВАХ.
Нелинейные элементы широко используются в электрических цепях автоматики, управления, релейной защиты. Эти нелинейные элементы (стабилизаторы напряжения, умножители частоты, магнитные усилители) приводят к искажению формы кривых или тока.
Известно, что постоянный ток в энергетической электронике получают преобразованием переменного синусоидального тока с помощью выпрямителей, в которых используются нелинейные элементы- диоды. Естественно, что в таких электрических цепях возникают как несинусоидальные токи, так и несинусоидальные напряжения.
В настоящее время широкое распространение получила импульсная техника, т.е. отрасль радиоэлектроники, которой для решения определенных задач используют импульсные устройства. Формы импульсов напряжений весьма разнообразны.
Основное распространение получили импульсы прямоугольной, треугольной, трапецеидальной формы. Появление в электрических цепях несинусоидальных напряжений и токов может привести к весьма нежелательным последствиям. Несинусоидальные токи вызывают дополнительные потери мощности, ухудшают характеристики двигателей, создают большие помехи в линиях связи, каналах телемеханики.