Контрольні запитання

1. Чому дорівнює загальна напруга при послідовному з’єднанні котушки індуктивності та конденсаторів ?

2. Як визначається напруга на активному, індуктивному та ємнісному опорах при їх послідовному з’єднанні ?

3. Сформулюйте закон Ома для кола з послідовним з’єднанням котушки індуктивності та конденсаторів.

4. Чому дорівнює повний опір кола при послідовному з’єднанні котушки індуктивності та конденсаторів ?

5. Що таке реактивний опір ?

6. Дайте визначення коефіцієнта потужності: що він показує ?

7. Які ви знаєте потужності на змінному струмі ?

8. Які умови та особливості резонансу напруг ?

Бібліографічний список

[ 1. C. 69… 95; 2. C. 79… 112; 3. C. 69…74; 4. C. 73…84;

5. C. 33…94; 6. C.48…55; 7. С.51...57 ].

Лабораторна робота N 5

ДОСЛІДЖЕННЯ КОЛА СИНУСОЇДНОГО СТРУМУ З ПАРАЛЕЛЬНИМ З’ЄДНАННЯМ КОТУШКИ ІНДУКТИВНОСТІ ТА КОНДЕНСАТОРІВ

МЕТА РОБОТИ

Провести дослідження кола синусоїдного струму з паралельним з’єднанням котушки індуктивності та конденсаторів; розрахувати основні величини та побудувати векторні діаграми з перевагою індуктивності, резонансу струмів і з перевагою ємності.

ОБЛАДНАННЯ

1. Вольтметр змінного струму на 150 В (PV) - 1шт.

2. Міліамперметр змінного струму на 300мА

(PmA₁…PmA₃) - 3шт.

3. Ватметр однофазний на 0,6 кВт (PW) - 1шт.

4. Котушка індуктивності L1 з вийнятим осердям - 1шт.

5. Набір конденсаторів ємністю 30 мкФ (С₁...С4) - 1шт.

6. Комплект з’єднувальних проводів - 1шт.

Короткі відомості з теорії

При паралельному з’єднанні котушки індуктивності та конденсаторів загальний струм дорівнює геометричній сумі векторів струмів

,

де I_K – струм, який проходить по котушці індуктивності, А;

I_C – струм, який проходить по конденсаторах, А.

Струм, який проходить по котушці індуктивності, можна

уявити як геометричну суму активних та індуктивних складових: ,

де I_ak = I_k cosφ_k = Ug_k; I_LK = I_k sinφ_k =Ub_LK;

,

де g_к – активна провідність котушки індуктивності, См; r_к – активний опір котушки індуктивності, Ом; z_к – повний опір котушки індуктивності, Ом. ,

де b_LK – ємнісна провідність конденсаторів, См; x_LK – індуктивний опір котушки індуктивності, Ом; ,

де b_C – ємнісна провідність конденсаторів, См; x_C – ємнісний опір, Ом; z – повний опір кола з ємністю, Ом;

де b – реактивна провідність, См; x – реактивний опір, Ом.

; ,

де I_P – реактивний струм, А.

Повна провідність кола з паралельним з’єднанням котушки індуктивності та конденсаторів дорівнює геометричній сумі активної та реактивної провідностей: .

Реактивна провідність дорівнює алгебраЇчній різниці індуктивної та ємнісної провідностей:

b = b_LK – b_С, I=yU,.

В колі з паралельним з’єднанням котушки індуктивності та конденсаторів можливі три режими роботи :

при b > 0 – з перевагою індуктивності; при b = 0 – резонанс струмів; при b < 0 – з перевагою ємності.

; ; .

Активна потужність: P = UIcos = UI_ак= g_кU².

Реактивна потужність: Q=UI sinφ = UI_p = bU².

Повна потужність: ,

У більшості випадків споживачі мають активно-індуктивний характер та експлуатуються з низькими коефіцієнтами потужності, відбувається завантаження електричних мереж та електрообладнання реактивними струмами, що знижує ефективність їх використання.

Використовуються основні чотири методи підвищення (покращення) коефіцієнту потужності :

1. Паралельні з’єднання конденсаторів до споживача.

2. Відключення обладнання, яке працює на холостому ходу.

3. Установка синхронних електродвигунів замість асинхронних, які в режимі перезбудження мають активно-ємнісний характер, що компенсує активно-індуктивний характер навантаження та збільшує коефіцієнт потужності.

4. Установка синхронних компенсаторів, які мають різко виражений ємнісний характер навантаження, що значно компенсує реактивну енергію і збільшує коефіцієнт потужності.

При паралельному з’єднанні конденсаторів до споживача необхідними умовами компенсації є:

1. Напруга мережі залишається незмінною U = const;

2. Активна складова струму I_а = I cosφ - незмінна;

3. Активна потужність споживача - незмінна (P = const)

Ємність, яка необхідна для компенсації, знаходимо за формулою : ,

де С – ємність конденсаторів, мкФ; P – активна (корисна) потужність споживача, Вт; f – частота мережі, Гц (f = 50 Гц); U – напруга мережі, В; tg φ – тангенс фазного кута до компенсації;

tg φ_КОМП – тангенс компенсованого фазного кута

Конденсатори вибирають на напругу, більшу максимального (амплітудної) значення:

U_КОНД > U_max = U.