- •Электротехника
- •Часть I
- •Введение Общие положения о работе лаборатории
- •Правила техники безопасности при работе в лаборатории общей электротехники
- •Подготовка к проведению эксперимента
- •Порядок проведения работ
- •Порядок окончания работ
- •Отчет по выполненной работе
- •Паспортные данные прибора
- •Краткое описание лабораторного стенда
- •Лабораторная работа № 1 Исследование последовательной цепи переменного тока Цель работы
- •Программа работы
- •Методические указания по выполнению работы
- •Обработка результатов измерений и составление отчета по работе
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 2 Исследование цепи переменного тока при включении нагрузок, соединенных параллельно Цель работы
- •Программа работы
- •Методические указания по выполнению работы
- •Обработка результатов измерений и составление отчета по работе
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа №3 Исследование цепи трехфазного переменного тока при соединении нагрузок по схеме "звезда" Цель работы
- •Программа работы
- •Методические указания по выполнению работы
- •Обработка результатов измерений и составление отчета по работе
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа №4 Исследование цепи трехфазного переменного тока при соединении нагрузок по схеме "треугольник" Цель работы
- •Программа работы
- •Методические указания по выполнению работы
- •Обработка результатов измерений и составление отчета по работе
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа №5 Исследование однофазного силового трансформатора Цель работы
- •Программа работы
- •Методические указания по выполнению работы
- •Обработка результатов измерений и составление отчета по работе
- •Вопросы для самоконтроля
- •Условные обозначения величин
- •Единицы электрических и магнитных величин
- •Приставки для образования десятичных и дольных единиц
- •Оглавление
Обработка результатов измерений и составление отчета по работе
При последовательном соединении участков электрической цепи полное сопротивление всей цепи
(1.1)
и определяется из выражения (1.2)
где r — активное сопротивление всей цепи; x – реактивное сопротивление всей цепи.
Таблица 1.2
Результаты измерений в неразветвленной цепи
№ п/п |
Характер нагрузки |
Измеренные величины |
Примечание | ||||
U, B |
I, A |
P, Вт |
Uk, B |
Uc, B | |||
1 |
Катушка индуктивности и конденсатор |
|
|
|
|
|
xk < xc (Cmin= ) |
2 |
|
|
|
|
|
xk = xc (Cp= ) | |
3 |
|
|
|
|
|
xk > xc (Cmax= ) | |
4 |
Катушка индуктивности |
|
|
|
|
|
|
5 |
Конденсатор |
|
|
|
|
|
Cmin= |
6 |
Ламповый реостат |
|
|
|
|
|
|
Активное сопротивление катушки вычисляется по формуле:
(1.3)
где Рk — активная мощность, потребляемая катушкой индуктивности, в опытах 1, 2, 3 и 4 равная активной мощности всей цепи Р.
Реактивное (индуктивное) сопротивление катушки определяется следующим образом:
(1.4)
где - полное сопротивление катушки индуктивности.
Индуктивность катушки вычисляется по формуле:
(1.5)
где ω, с-1 — круговая частота напряжения питания; f = 50 Гц — циклическая частота напряжения питания.
Реактивное (емкостное) сопротивление конденсатора можно вычислить следующим образом:
(1.6)
Емкость конденсатора определяется по формуле:
. (1.7)
Коэффициенты мощности всей цепи cosφ и катушки индуктивности cosφк вычисляются по формулам:
(1.8)
(1.9)
Составляющие напряжения катушки Uak — активная и реактивная Upk — определяются по формулам:
(1.10)
Активное сопротивление лампового реостата определяется по данным опыта 6 как
(1.11)
Реактивное сопротивление всей цепи при последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора можно определить по формуле:
. (1.12)
Рассчитанные значения параметров цепи записать в табл. 1.3.
По результатам измерений и расчетным данным строятся векторные диаграммы. На рис. 1.2 приведен пример построения векторной диаграммы.
Рис. 1.2. Пример построения векторной диаграммы для последовательного соединения катушки индуктивности и конденсатора
Таблица 1.3
Параметры неразветвленной цепи
№ п/п |
Ламповый реостат |
Катушка индуктивности |
Конденса-тор |
Вся цепь | ||||||||||
rr, Ом |
rk, Ом |
xk, Ом |
zk, Ом |
cosφk |
L, мГн |
Uak, B |
Upk, B |
xc,Ом |
C, мкФ |
r, Ом |
x, Ом |
z,Ом |
cosφ | |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При построении векторных диаграмм для последовательного соединения элементов электрической цепи за исходный вектор принимается вектор тока. Векторы напряжений откладываются в масштабе, общем для всех напряжений. Вектор Ūr совпадает по направлению с вектором тока, а вектор Ūс отстает от вектора тока на угол π/2. Вектор напряжения Ūk строится как векторная сумма вектора активной составляющей Ūаk, совпадающего по фазе с вектором тока, и вектора индуктивной составляющей Ūpk, опережающего вектор тока на угол π/2.
Вектор приложенного к схеме напряжения Ū равен векторной сумме векторов напряжений на отдельных элементах цепи.
При последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора и условии
хk = хс . (1.13)
наступает резонанс напряжений.
В этом режиме цепь ведет себя как активное сопротивление:
(1.14)
При резонансе напряжений, если реактивные сопротивления катушки индуктивности и конденсатора значительно больше активного сопротивления цепи, на катушке индуктивности и конденсаторе возникают перенапряжения, величина которых существенно больше напряжения питания, что может привести к пробою изоляции и выходу из строя этих элементов.
В отчете привести:
– принципиальные схемы с необходимыми пояснениями;
– паспортные данные приборов;
– таблицы и расчетные формулы;
– резонансную кривую;
– векторные диаграммы для режимов, указанных преподавателем.