К пункту 3 рабочего задания

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ РЕЗИСТОРА

И КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ

Собрать схему рис.3.3. Установить заданные в табл. 3.1 величину и частоту напряжения.

Установитьрезистор и катушку индуктивности с заданными сопротивлением и индуктивностью в диапазоне R=220…330 Ом и L= 33…100 мГн.

Снять показания приборов, занести в табл. 3.4. Угол сдвига между напряжением и током измерить с использованием виртуального фазометра.

Повторить опыт при двух других значениях индуктивности.

Таблица 3.4. Результаты измерений к п. 2 задания

Номер опыта	L, мГн	R, Ом	U,	I,	IG,	IL,	P,	φ, град.
			В	А	А	А	Вт
1
2
3

Построить векторную диаграмму токов и напряжений для каждого из опытов (на одной комплексной плоскости). Обратить внимание на изменение сдвига фаз между током и напряжением при изменении индуктивности катушки.

В связи с наличием у катушки индуктивности активного сопротивления фазовый сдвиг ее тока не равен 90⁰ (в отличие от конденсатора). Поэтому векторную диаграмму токов рационально построить методом трех амперметров, начав ее построение с вектора тока резистора, который совпадает по фазе с вектором напряжения, направленного предварительно по действительной оси. Вид векторной диаграммы для одного из опытов представлен на рис. 3.4. Из нее можно графически определить токии, протекающие через активную и реактивную проводимости катушки индуктивности.

Для одного из режимов измерить с помощью виртуальных приборов, а также рассчитать коэффициент мощности всей цепи cosφи коэффициент мощности катушкиcosφ_к,реактивную Q и полнуюSмощности, активнуюG, реактивнуюB_Lи полнуюYпроводимости исследуемого двухполюсника, построить треугольники проводимостей и мощностей. Записать в комплексной форме проводимость и мощность двухполюсника. Определить параметрыикатушки при ее последовательной схеме замещения.

Коэффициент мощности, реактивную, полную мощности, а также комплекс полной мощности для электрической цепи рассчитываем по формулам:

; ;;.

Треугольник мощностей представлен на рис. 3.4.

Активная, полная, реактивная и комплексная проводимости всей цепи определяются по формулам:

.

Треугольник проводимостей представлен на рис.3.4.

Активная, полная и комплексная проводимости катушки индуктивности рассчитываются по выражениям:

,

где – угол сдвига между напряжением на катушке индуктивностии ее током. Отсюда определяется коэффициент мощности катушки индуктивностиcosφ_к.

Параметры последовательной схемы замещения катушки индуктивности определяются по формулам:

.

К пункту 4 рабочего задания

ПОВЫШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

В двухполюснике, изображенном на рис. 3.3, подобрать индуктивность так, чтобы коэффициент мощности всей цепи принял значение близкое к , соответствующее заданному в табл. 3.5.

Таблица 3.5. Варианты задания

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7
	0,65	0,55	0,6	0,65	0,7	0,5	0,6

Правильность установки заданного следует проверить по соотношению:

,

где Р – мощность, измеряемая ваттметром, Вт;U– напряжение питания цепи, В;I – потребляемый цепью ток, А.

Снять показания приборов, занести в табл. 3.6.

Таблица 3.6. Опытные данные

Режим работы схемы	I,	I1,	I2,	I3,		P,	C,	Q	S
	А	А	А	А		Вт	мкФ	вар	В А
До компенсации
После компенсации

Рассчитать какую емкость C надо включить параллельно, чтобы получить коэффициент мощности, близкий к(значениезадается преподавателем).

Необходимая емкость конденсатора рассчитывается по формуле

.

Собрать схему рис. 3.5, т.е. к схеме рис. 3.3 подключить конденсатор расчетной емкости. Снять показания приборов, занести в табл. 3.6. Определить по показаниям приборов новое значение коэффициента мощности , сопоставить с расчетным.

Убедиться в эффекте повышенияпри подключении конденсатора.

Рассчитатьдля обоих опытов реактивную и полную мощности,построитьтреугольник мощностей.

Изобразитьна одной диаграмме расположение векторов токов и напряжения до и после включения конденсатора. Это делается следующим образом.

Представим параллельное соединение резистора с проводимостью G и катушки индуктивности в виде(рис. 3.6,а), где.

Из рис. 3.6,бвидно, что, если параллельно нагрузке, имеющей индуктивный характер, включить конденсатор с сопротивлениемХ_С, то общий ток приблизится по фазе к напряжению, т.е. коэффициент мощности увеличится, а величина тока, потребляемого цепью, уменьшится при неизменной активной мощности. На этом основано применение конденсаторов для улучшения.

Разложим ток на активную и реактивную составляющие:

(см. рис. 3.6,б).

Ток конденсатора I_C уравновешивает часть индуктивной составляющейI_L. Теперь реактивная составляющая общего тока.

Активная составляющая тока при подключении конденсатора не меняется (активной мощностью потерь конденсатора пренебрегаем, т.к. она обычно мала).