Цепи однофазного переменного тока

 

Цель работы

1. Исследовать явления, происходящие в цепи переменного тока при параллельном соединении элементов. Понять явление компенсации сдвига фаз и установить влияние компенсирующей емкости на электрические параметры цепи.

2. Научиться вычислять параметры цепи.

3. Научиться анализировать работу цепи с помощью построенных по данным опыта векторных диаграмм токов и напряжения.

 

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1. Регулируемый источник напряжения переменного тока (клеммы А¢В¢).

2. Катушки индуктивности L₁, L₂, L₃.

3. Батарея конденсаторов C.

4. Ваттметр.

5. Амперметр.

6. Вольтметр.

7. Монтажные провода – 7 шт.

ПРОГРАММА РАБОТЫ И УКАЗАНИЯ К ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ

1. Перед выполнением работы определить расположение источников питания с регулятором напряжения, измерительных приборов, других элементов цепи, необходимых для работы.

ВКЛЮЧАТЬ СТЕНД ТОЛЬКО С РАЗРЕШЕНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ!

2. Собрать электрическую цепь согласно схеме, приведенной на рисунке 1, соединив между собой все три катушки индуктивности последовательно и согласно.

 

Рисунок 1

Примечание: до подачи питания в цепь необходимо убедится в том, что регулятор напряжения установлен на нулевой отметке.

3. После проверки собранной цепи преподавателем, при выключенных конденсаторах, подключить сетевое напряжение стенда и напряжение питания цепи. Установить входное напряжение U = 70 В. Провести измерение токов и мощности, и результаты измерений записать в таблицу 1 (опыт 1).

Таблица 1

№ опыта	Условия опыта	U, B	f, Гц	Р,Вт	I0,A	Iк,A	Iс,A

4. Повторить предыдущий опыт при включенных конденсаторах, обеспечивая неизменность входного напряжения цепи U = 70 B. Результатыизмерений занести втаблицу 1 (опыт 2).

5. Регулятор напряжения установить на нуль, источник напряжения и стенд выключить, данные измерений показать преподавателю и, в случае их достоверности, разобрать цепь.

6. Рассчитать, пользуясь соответствующими формулами и результатами измерений, параметры цепи:

а) коэффициент мощности катушки индуктивности cosj_к и угол сдвига фазj_к, полное z_к, активное R_к и индуктивное x_L сопротивления, и индуктивность L катушек индуктивности;

б) коэффициент мощности cosj₀ и угол сдвига фаз j₀ всей цепи при включенных конденсаторах;

г) емкостное сопротивление х_с  и емкость С конденсаторов.

Данные расчетов занести в таблицу 2.

 

Таблица 2

№ опыта	cosjк	jк	cosj0	j0	zк,Ом	Rк,Ом	xL,Ом	L, Гн	xс, Ом	C,Ф

 

7. Построить в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений для каждого опыта.

 

СОДЕРЖАНИЕ OTЧЕTA

1. Номер и название работы, номер стенда.

2. Цель работы.

3. Основные сведения из теории.

4. Схема исследуемой цепи.

5. Данные эксперимента, сведенные в таблицу.

6. Расчет параметров исследуемой цепи: cosj_к,j _к, z _к, R _к, x _L, L, cosj_0, j_0, C, x _c.

7. Данные расчета параметров цепи, сведенные в таблицу2.

8. Построенные в масштабе векторные диаграммы токов и напряжения для каждого опыта.

10. Выводы по работе (смотри контрольные вопросы).

 

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дать определение понятию переменного тока. Назвать параметры переменного синусоидального тока.

2. Как использованы закон Ома и закон Кирхгофа для расчета цепей переменного тока?

3. Чем характеризуются активные и реактивные элементы в цепях переменного тока?

4. Что называется векторной диаграммой электрической цепи.

5. В каких цепях переменного тока применяется понятие проводимости? Виды проводимости, их расчетные формулы.

6. Объяснить построение векторных диаграмм в работе.

7. Построить векторную диаграмму для предложенной преподавателем произвольной разветвленной цепи переменного тока.

8. Записать выражение для определения полной проводимости исследуемых в настоящей работе электрических цепей, а также для предложенной преподавателем произвольной схемы разветвленной электрической цепи переменного тока.

9. Записать комплексы полных сопротивлений ветвей и комплекс полного сопротивления исследуемой в работе цепи.

10. Записать комплексы полных сопротивлений ветвей и комплекс полного сопротивления предложенной произвольной разветвленной электрической цепи.

11. Объяснить методику расчета параметров исследуемой в работе электрической цепи.

12. От каких факторов зависит коэффициент мощности всей цепи и при каких условиях он может быть равен единице?

13. Какое технико-экономическое значение имеет повышение коэффициента мощности электрической цепи?

14. При каких условиях токи в реактивных элементах цепи могут значительно превысить общий ток цепи? Как называется данное явление? Построить векторную диаграмму, отражающую это явление.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3