5.Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Технические данные электроизмерительных приборов.

3. Схема экспериментальной установки.

4. Таблицы экспериментальных данных.

5. Графики полученных зависимостей.

6. Выводы.

6.Контрольные вопросы

1. Какой ток называется переменным?

2. Дайте определение мгновенного, амплитудного и действующего значений переменного тока. Какая связь между ними?

3. В последовательной R-L-C цепи напряжение на активном элементе меняется по закону . Запишите законы изменения тока на реактивных элементах.

4. В последовательной R-L-C цепи индуктивное сопротивление больше емкостного. Как изменится ток в цепи, если частота питающего напряжения увеличится?

5. Запишите закон Ома для последовательной R-L-C цепи в действующих значениях напряжений и токов.

6. Напишите второй закон Кирхгофа для последовательной R-L-C цепи в действующих значениях напряжений и токов.

7. Что такое коэффициент мощности?

8. Запишите условие резонанса напряжений.

9. Почему напряжение на реальной катушке в момент резонанса не равно напряжению на зажимах конденсатора?

10. Напишите выражение активной мощности в последовательной R-L-C цепи.

11. Начертите треугольник сопротивлений и, руководствуясь им, напишите формулы, выражающие:

• полное сопротивление цепи,

• активное сопротивление цепи,

• угол сдвига фаз между током и напряжением.

12. Постройте векторную диаграмму для последовательной цепи, в которой R < X_C и X_L > X_C.

13. Постройте векторную диаграмму для последовательной цепи, в которой R < X_L и X_C > X_L.

14. Постройте векторную диаграмму для последовательной цепи, в которой R = X_L = X_C.

15. Почему при подключении конденсатора последовательно с цепью R-L коэффициент мощности возрастает? При каком значении емкостного сопротивления это положение нарушается?

Лабораторная работа №3 Трехфазные нагрузочные цепи

1. Цель работы:

1. Экспериментально установить соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами в трехфазной цепи переменного тока при включении резистивных приемников по схеме “звезда” и по схеме “треугольник”.

1. По экспериментальным данным построить векторные диаграммы токов и напряжений симметричных и несимметричных резистивных приемников.

2. Экспериментально по методу двух ваттметров определить мощность трехфазного резистивного приемника (по указанию преподавателя).

2. Теоретическое введение

Совокупность электрических цепей, в которых одним источником энергии создаются три синусоидальные электродвижущие силы одинаковой частоты и амплитуды, векторы которых сдвинуты относительно друг друга на угол 120 0 , называется трехфазной системой.

Каждая из цепей, входящих в трехфазную систему, называется фазой. Фазы обозначаются первыми буквами латинского алфавита A, B, C. Начала фаз приемников обозначают буквами a, b, c, а концы - x, y, z. Фазы приемника могут соединяться звездой или треугольником.

Звезда - это такое соединение, при котором концы фаз - x, y, z - соединяются в один узел, который называется нейтральной или нулевой точкой. Начала фаз - a, b, c - соединяются с фазами источника - A, B, C.

Провода, соединяющие приемник с источником, называются линейными; в них протекают линейные токи - I_A, I_B, I_C.

Провод, соединяющий нейтральные точки приемника и источника, называется нейтральным или нулевым. Токи, протекающие в фазах приемника, называются фазными.

Напряжение, действующее между началом и концом фазы приемника, называется фазным (Uax, Uby, Ucz). Напряжение, действующее между началами двух фаз, называется линейным (UAB, UBC, UCA).

Рис. 3.1. Соединение фаз приемника по схеме звезда

В соответствии с первым законом Кирхгофа для нейтральной точки (рис. 3.1.) ток в нейтральном проводе равен геометрической сумме фазных токов I_ax, I_by, I_cz, то есть

. (3.1.)

Как видно из рис.1, при соединении звездой линейные токи равны фазным, т.е.

. (3.2.)

В соответствии со вторым законом Кирхгофа для выделенного на рис. 3.1 контура линейное напряжение равно геометрической разности фазных -и. Аналогичная связь может быть получена и для других контуров, т.е.

.

(3.3.)

При подготовке к коллоквиуму запишите второй закон Кирхгофа для выделенного контура и для остальных контуров, чтобы получить соотношения (3.3).

При симметричной системе фазных напряжений аналитическая связь между действующими значениями фазных и линейных напряжений выражается как:

.

(3.4.)

Треугольник - это соединение, при котором конец предыдущей фазы соединяется с началом последующей.

Как видно из рис. 3.2, в этом случае фазные напряжения равны линейным, т.е.

.

(3.5.)

В соответствии с первым законом Кирхгофа для узлов za, bx, cy линейные токи в этом случае равны векторной разности соответствующих фазных токов, т.е.

.

(3.6.)

Рис. 3.2. Соединение приемника треугольником

При подготовке к коллоквиуму запишите самостоятельно уравнение первого закона Кирхгофа для всех узлов треугольника, чтобы получить соотношения (3.6).

Для симметричных приемников, у которых полные фазные сопротивления равны и углы сдвига фаз между токами и напряжениями также равны, аналитическая связь между действующими значениями линейных и фазных токов выражается следующим соотношением:

.

(3.7.)

Независимо от схемы соединения фаз приемника при расчете действующих значений фазных токов можно пользоваться всеми соотношениями, полученными для однофазных цепей.

В случае резистивных приемников векторы фазных токов будут совпадать по фазе со своими фазными напряжениями, в случае индуктивных - отставать, а в случае емкостных - опережать векторы фазных напряжений на некоторый угол, величина которого определяется параметрами данной фазы.

Активная мощность трехфазного приемника равна сумме активных мощностей отдельных фаз, т.е.

.

(3.8.)

Мощность фазы определяется напряжением, током и коэффициентом мощности.

.

(3.9.)

В случае симметричного приемника, у которого все фазы идентичны, его мощность будет равна утроенной мощности одной фазы.

.

(3.10.)

В соответствии с этим, для измерения мощностей симметричных приемников применяется метод одного ваттметра, а для измерения мощности несимметричного приемника - метод трех ваттметров.

При отсутствии нейтрального провода и несимметричном приемнике используется метод двух ваттметров, которые включаются таким образом, чтобы через неподвижные катушки протекали линейные токи, а подвижные - были под линейными напряжениями. В этом случае мощность приемника будет равна сумме показаний ваттметров.