5. Опрацювання дослідних даних

Для визначення параметрів електричного кола за дослідними даними використайте розрахунковий або графічно-розрахунковий методи.

5.1. Алгоритм розрахунку за формулами, наведеними у відповідних прографах таблиці, такий.

Використовуючи діючі значення струму, активної потужності та спадів напруг на відповідних ділянках і в усьому колі, обчисліть і запишіть у відповідні прографи таблиці:

повний опір кола (усі досліди) — за формулою ;

активний опір та активну потужність реостата ЕL3—EL6 (усі досліди) - за формулами відповідно: і ;

ці самі параметри для реостата ЕL1—EL2 (дослід 1) – за формулами і ;

активну потужність, активний, повний та індуктивний опір котушки індуктивності (дослід 2 і 4) — за формулами відповідно: ; ; ; ;

ємнісний опір конденсатора (досліди 3 і 4) – за формулою ;

коефіцієнт потужності приймачів струму та кола (усі досліди) – за формулою .

5.2. Алгоритм розрахунково-графічного методу такий. Використовуючи діючі значення струму та спадів напруг на відповідних ділянках і в усьому колі (див. табл.), побудуйте у вибраному масштабі суміщені векторні діаграми для другого та четвертого дослідів, з яких знайдіть невідомі значення активної і індуктивної складової спаду напруги на котушці індуктивності (див.п.5.3.2). Після цього за відповідними формулами (див. п.5.1) розрахуйте і занесіть у таблицю значення опорів, активної потужності, коефіцієнта потужності кожного елемента та кола в цілому.

5.3. Методика побудови векторних діаграм.

5.3.1. Дослід 1. На аркуші міліметрового паперу відкладіть горизонтальний відрізок (рис.3.2, а, що відповідає у прийнятому масштабі струмові І_к кола. Далі, врахувавши, що активна складова спадів напруг збігається за фазою зі струмом, у прийнятому масштабі напруг М_U відкладіть з початку координат за напрямом струму спочатку вектор АВ — спад напруги U₁, а з його кінця – вектор АС — спад напруги U₂. З’єднавши точку А з точкою С одержують вектор АС – еквівалентний загальному спаду напруги U_к у колі.

5.3.2. Дослід 2 (рис.3.2, б). Вектори І_к та U₁ побудуйте так, як у п.5.3.1. Потім зробіть засічки радіусами R: з точки А — R_Uк = U_к/M_U , а з точки В — R_U2 = U₂/M_U. З’єднавши шукану точку перетину С з початком і кінцем вектора U₁, одержите вектори спадів напруг U_к і U₂ відповідно. Оскільки індуктивна складова U_2L спаду напруги на котушці індуктивності випереджує за фазою струм на 90^о, то, провівши з точки C перпендикуляр CD до напряму вектора струму, одержите прямокутний трикутник АCD, який називають трикутником напруг. Зверніть увагу, що горизонтальний катет AD даного трикутника в прийнятому масштабі дорівнює сумі спадів напруг U_a на активних елементах кола, а катет DC – на реактивних, в даному випадку індуктивному, тобто U_р = U_L.

5.3.3. Дослід 3 (рис.3.2, в). Вектори І_к та U₁ побудуйте так, як у п.5.3.1. Потім, врахувавши, що вектор спаду напруги на конденсаторі відстає від вектора струму за фазою на кут -90, з точки В під кутом 90 відкладають вниз відрізок ВС, що відповідає в прийнятому масштабі спаду напруги U_С на конденсаторі. З’єднавши точки А і С, одержимо вектор загального спаду напруги U_к в колі. Зверніть увагу, що трикутник АВС є трикутником напруг для випадку активно-ємнісного навантаження.

5.3.4. Дослід 4 (рис.3.2, г). Вектори І_к та U₁ побудуйте так, як у п.5.3.1. Аналогічно п.5.3.3 побудуйте вектор U₃ = U_С. Потім з точки С аналогічно п.5.3.2 побудуйте методом засічок вектори U₂ і U_к. Провівши з шуканої точки D перпендикуляр DF до напряму вектора струму, одержите прямокутний трикутник АDF — трикутник напруг для змішаного навантаження кола.

Зверніть увагу, що в загальному випадку катет AF даного трикутника в прийнятому масштабі дорівнює сумі спадів напруг U_a на активних елементах кола, а катет FD – на реактивних і в даному разі є різницею векторів спадів напруг на індуктивних та ємнісних опорах, тобто U_р = U_L - U_С.