4.3 Задание по работе

4.3.1 Собрать цепь с параллельным соединением катушки индуктивности и батареи конденсаторов. Меняя емкость конденсаторной батареи, добиться резонанса токов.

4.3.2 По экспериментальным данным рассчитать параметры цепи Z, Z_К , X_L, X_C, L, C, Y, b_L, b_C, g, S, Q, cos .

4.3.3 Построить в масштабе три векторные диаграммы токов и напряже-ния: до резонанса b_L> b_C, при резонансе b_L = b_С, после резонанса b_L< b_C.

4.3.4 По полученным данным построит резонансные кривые I₁=ƒ(C), I_C=ƒ(C) , I_L = ƒ(C), cos  =ƒ(C).

4.4 Объект и средства исследования

Объектом исследования служит линейная электрическая цепь с параллельным соединением катушки индуктивности и батареи конденсаторов переменной емкости. Все элементы цепи смонтированы на панели лабора-торного стенда, представленного на рисунке 1.

Питание установки осуществляется от сети переменного тока напряжени-ем 220 В, частотой 50 Гц через автоматический выключатель QF и регулиру-ющий автотрансформатор ЛАТР, которым поддерживают на зажимах электрической цепи заданную величину напряжения U, измеряемую вольт-метром.

Для измерения токов в ветвях электрической цепиI₁,I₂,I₃ и активной мощности на рабочем столе размещены многопредельные измерительные приборы непосредственного отсчета – три амперметра иваттметр.

4.5 Подготовка к выполнению работы

4.5.1 Пользуясь литературными источниками, указанными в списке лите-ратуры, и конспектом лекций, изучить из раздела дисциплины «Электротехника» «Линейные электрические цепи однофазного синусоидаль-ного тока» следующие вопросы:

-параллельное соединение активного элемента, катушки индуктивности и конденсатора;

- резонанс токов;

-первый закон Кирхгофа для цепей синусоидального тока.

4.5.2 Начертить электрическую схему для исследования явления резо-нанса токов и таблицу для записи результатов измерений.

4.5.3 Записать формулы для расчета параметров исследуемой цепи.

4.6 Методические указания по выполнению работы и обработке результатов эксперимента

4.6.1 Ознакомиться с измерительными приборами и оборудованием, не-обходимым для выполнения работы.

4.6.2 Собрать электрическую цепь с параллельным соединением катушки индуктивности и батареи конденсаторов в соответствии со схемой, представ-ленной на рисунке 5, и представить для проверки преподавателю или лаборанту.

4.6.3 Установить ЛАТРом и поддерживать неизменным заданное препо-давателем напряжение на входе цепи (80-100) В.

4.6.4 Изменяя величину емкости батареи конденсаторов добиться резо-нанса, при этом ток в неразветвленной части цепи будет иметь наименьшее значение, а в ветвях I_К I_C. Опыт необходимо провести так, чтобы было не менее трех измерений до минимального значения тока в неразветвленной части цепи и не менее трех после него. Показания приборов занести в таблицу 5.

4.6.6 По результатам измерений вычислить все входящие в таблицу 5 величины:

полное сопротивление цепи

Z = (21)

полное сопротивление катушки индуктивности

Z_К = (22)

активное сопротивление катушки

r_к = (23)

индуктивное сопротивление катушки

X_L = (24)

емкостное сопротивление

X_C = ( 25)

индуктивность катушки

L = , (26)

где Гц – промышленная частота тока.

емкость батареи конденсаторов

С = (27)

реактивная проводимость катушки

(28)

реактивная проводимость конденсатора

b_c = (29)

полная реактивная проводимость цепи

b = b_L - b_C (30)

активная проводимость катушки

(31)

полная проводимость цепи

Y = (32)

коэффициент мощности катушки индуктивности

cos _к = (33)

коэффициент мощности цепи

cos  = (34)

индуктивная составляющая тока катушки индуктивности

I_L = I₂ sin _к (35)

активная составляющая тока катушки индуктивности

I_а = I₂ cos _к (36)

реактивная мощность цепи

Q = U² b = U I₁ sin (37)

полная мощность цепи

S=U² Y = U I₁ (38)

4.6.7 По результатам измерений и вычислений построить три векторные диаграммы токов и напряжения: одну до резонанса, другую при резонансе и третью после резонанса, а также резонансные кривые I₁=ƒ(C), I_C=ƒ(C) , I_L = ƒ(C), cos  =ƒ(C).

Рисунок 5 – Схема электрической цепи с параллельным соединением

катушки индуктивности и конденсаторной батареи

Таблица 5 – Результаты исследования явления резонанса токов

Измерения

Вычисления

U

I1

I2

I3

P

Z

ZK

XC

XL

rK

L

C

bL

bC

b

g

Y

IL

IА

сosφк

cosφ

S

Q

В

А

А

А

Вт

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Гн

мкФ

См

См

См

См

См

А

А

ВА

Вар