Электрические цепи

30

Таблица 4.2

2.6. Для одного опыта по каждой таблице приведите порядок вычисления всех расчетных значений.

Формулы для выполнения расчетов

Контрольные вопросы

1.Что такое активное сопротивление?

2.Что такое индуктивность?

3.Какое сопротивление называется индуктивным?

4.Чем отличается индуктивное сопротивление от активно-

го?

5.Что такое емкостное сопротивление?

6.Почему ток в индуктивности отстает по фазе от приложенного напряжения?

7.Что такое активные и реактивные составляющие напряжения и как их определить?

8.Запишите закон Ома для цепей переменного тока.

9.Что такое коэффициент мощности и как его определить?

31

10.Как определить угол сдвига фаз тока по отношению к напряжению?

11.Показаний каких приборов достаточно, чтобы определить полное, активное сопротивление цепи?

Литература:

[1, 2.11 – 2.14, с. 63-74]

Лабораторная работа № 5

ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО, ИНДУКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО ЭЛЕМЕНТОВ. РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ

Цель работы

Экспериментальное изучение особенностей цепей переменного тока и их исследование с помощью векторных диаграмм. Наблюдение и исследование явления резонанса напряжений.

Основные теоретические положения

При изучении явлений резонанса в цепях переменного тока необходимо знать условия их возникновения, а также обратить внимание на практическое применение резонанса напряжений для увеличения напряжений на отдельных участках цепи в промышленных электроустановках. В то же время следует понимать, что возникновение резонанса в электрических устройствах может представлять опасность как для самих устройств, так и для обслуживающего персонала.

Изучая явления резонанса, необходимо усвоить следующее. При резонансе напряжение и ток на зажимах цепи всегда совпадают по фазе. Настройка же цепи на резонанс зависит от схемы соединения индуктивности и емкости. Для последовательной цепи условием резонанса является равенство индуктивного и емкостного сопротивлений: X L X C .

При построении векторных диаграмм один из векторов

33

2. Введите реостат полностью. Включите конденсаторы. Сердечник индуктивной катушки полностью введите. При помощи автотрансформатора установите заданное напряжение. Сделайте измерения в следующих случаях:

а) при изменении r1 ( Lk = const, С = const); б) при изменении C (r1 = const‚ Lk = const); в) при изменении Lk (С = const, r1 = const). Показания приборов запишите в табл. 5.1.

Таблица 5.1

3.На основании опытных данных постройте совмещенные векторные диаграммы напряжений отдельно для пунктов а), б), в).

4.Проанализируйте опытные данные и сделайте вывод о влиянии изменения параметров r1, C, Lk на режим работы цепи.

35

ного опыта до резонанса, при резонансе и одного опыта после резонанса (опыты 1, 3, 5). На векторных диаграммах особо выделите режим резонанса.

8.Сделайте выводы об условиях возникновения резонанса

исуществующих при этом режиме соотношениях тока и напряжения в цепи и на отдельных ее участках.

9.Для одного из опытов постройте треугольник сопротив-

лений.

10.Для одного опыта по каждой таблице приведите порядок вычисления всех расчетных величин.

Контрольные вопросы

1.Напишите векторное уравнение для действующих значений напряжений на отдельных участках последовательной цепи при синусоидальном переменном токе. Постройте треугольник напряжений для цепи с r, C, L.

2.Начертите треугольник сопротивлений и, руководствуясь им, напишите формулы, выражающие:

а) полное сопротивление цепи; б) активное и реактивное сопротивления цепи;

в) угол сдвига фаз тока по отношению к напряжению.

3.Что такое коэффициент мощности?

4.Чему равен коэффициент мощности при резонансе?

5.Что такое резонанс напряжений?

6.В чем состоит условие резонанса?

7.Почему при резонансе напряжений ток в цепи будет максимальным?

8.Почему напряжение на зажимах индуктивной катушки при резонансе не равно напряжению на зажимах конденсатора?

9.При каком условии напряжения U L и UC по действую-

щему значению будут больше напряжения, приложенного к зажимам цепи?

Литература:

[1. 2.18 – 2.21, с. 81 – 90]

36

Лабораторная работа № 6

ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНЫХ И РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Цель работы

Выработка умения анализировать электрическое состояние цепи переменного тока при параллельном соединении активного сопротивления и индуктивной катушки, активного сопротивления и конденсатора.

Домашнее задание

Изучите распределение токов и напряжений при параллельном соединении приемников. Рассмотрите построение треугольников токов. Выпишите формулы для определения активной, реактивной и полной проводимостей цепи. Ответьте на контрольные вопросы. Подготовьте бланк отчета.

Основные теоретические положения

При анализе состояния разветвленных электрических цепей переменного тока и расчете используется метод проводимостей, с помощью которого определяют токи в ветвях и мощности. Полная проводимость рассматривается как величина обрат-

где Y – комплекс полной проводимости цепи или ветви; g – активная составляющая проводимости ветви; b bL bC – реактивная составляющая проводимости ветви.

Закон Ома для определения действующего значения тока

37

где I Ie j i – комплекс действующего значения тока;

Y – комплекс полной проводимости цепи; U, I – действующие значения напряжения и тока; u , i – соответственно начальные фазы напряжения и тока.

На рис. 6.1 а изображена схема электрической цепи при параллельном соединении элементов, а на рис. 6.1 б векторная диаграмма токов этой цепи.

Рис. 6.1

Мощности при параллельном соединении элементов (ветвей) через проводимости определяются по формулам:

P g U 2 , Q b U 2 , S y U 2 ,

где P,Q,S – модули активной, реактивной и полной мощностей; g, b, y – активная, реактивная и полная проводимости.

Порядок выполнения работы

1. Параллельное соединение индуктивной катушки и активного сопротивления

1.1.Соберите цепь по схеме рис. 6.2.

1.2.Введите полностью реостат r1 и с помощью авто-

трансформатора установите заданное напряжение. Перемещая выдвижной сердечник индуктивной катушки, установите заданное преподавателем значение тока I1.

1.3. Изменяя сопротивление r1, выполните три измерения

38

по заданным значениям тока I2 . Показания приборов запишите в табл. 6.1.

Рис. 6.2

1.4. Установите заданное значение тока I2 . Изменяя индуктивность катушки путем перемещения выдвижного сердечника, выполните три измерения по заданным значениям тока I1.

Показания приборов запишите в табл. 6.1.

Таблица 6.1

1.5. По данным опытов постройте совмещенные векторные диаграммы токов отдельно при изменении r1 (опыты 1, 2, 3) и при изменении Lk (опыты 4, 5, 6). По векторным диаграммам и результатам опытов сделайте вывод об изменении токов, угла сдвига фаз и проводимостей цепи.

1.6. Для одного из опытов постройте треугольник проводимостей.

39

2. Параллельное соединение активного сопротивления и емкости

2.1.Соберите цепь по схеме рис. 6.2.

2.2.Введите полностью реостат в первой ветви. Установи-

те с помощью конденсаторов ток I2 , заданный преподавателем. Изменяя сопротивление r1, запишите показания приборов в табл. 6.2.

Рис. 6.2

Таблица 6.2

2.3. Установите аналогично заданный ток I1. Изменяя емкость конденсаторов от С = 0 до Cmax , сделайте три измерения. Показания приборов запишите в табл. 6.2.

2.4. По данным опытов постройте совмещенные векторные диаграммы токов при изменении r1 (опыты 1, 2, 3) и при изменении C (опыты 4, 5, 6).

2.5.По векторным диаграммам сделайте вывод об изменения токов и угла сдвига фаз.

2.6.Для одного опыта постройте треугольник проводимо-