Контрольные вопросы.

1.От каких величин зависит сдвиг фаз между напряжением и током?

2. Как рассчитать действующий ток линейной неразветвленной электрической цепи синусоидального тока с приемниками, характеризуемыми параметрами r, L, С?

3. Как определяется полное сопротивление цепи переменного тока?

4. Какое явление называют резонансом напряжений и каковы его характерные признаки?

5. Чему равна резонансная частота, если известны индуктивность и емкость цепи?

6. Чему равен коэффициент мощности при резонансе?

Лабораторная работа №5 Параллельное соединение индуктивной катушки и конденсатора. Компенсация реактивной мощности.

Цель работы. 1. Проверить практически и уяснить, какие физические явления происходят в цепи переменного тока. 2. Рассчитать параметры отдельных элементов электрической цепи. 3. Построить по опытным данным векторные диаграммы.

Общие теоретические положения. Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из двух параллельных ветвей, одна из которых содержит активное сопротивление r, индуктивность L, а другая — емкость С (рис. 5.1). Действующее значение тока в каждой ветви определяется по закону Ома.

Ток в первой ветви . Этот ток отстает по фазе от напряжения на угол ₁ (рис,5.2,а), косинус которого cos=r₁ / Z₁. Активная составляющая тока в первой ветви I_a1=I₁cos₁, а реактивная составляющая в этой ветви I_P1=I_L=I₁sin₁.

Ток во второй ветви, содержащий емкость, опережает приложенное напряжение на угол 90° и находится по формуле I₂=I_C=U/x_C.

Рис 5.1

Ток до разветвления может быть определен как геометрическая сумма токов ветвей, тогда или , где I_a=I_a1, а I_P=I_L-I_C. Этот ток может отставать на угол  от напряжения цепи, если I_L>I_C (рис.5.2, а), опережать его, если I_L<I_C (рис.5.2, в), или совпадать по фазе с ним. если I_L=I_C (рис.5.2, б). В последнем случае наступает явление резонанса токов.

1. б) в)

Рис 5.2

При резонансе токов I_P=0, I₀=I_a, Р=UI, так как =0, а cos=1. Отсутствие влияния реактивных сопротивлений назначение тока I при резонансе токов объясняется взаимной компенсацией реактивных составляющих токов I_L и I_C которые сдвинуты по фазе на 180" и имеют одинаковые абсолютные значения. Следует отметить, что при резонансе токов токи ветвей могут быть больше тока в неразветвленной части цепи, который в момент резонанса достигает минимального значения.

Резонанс токов может быть получен подбором параметров цепи при заданной частоте источника питания или частоты источника питания при заданных параметрах цепи.

Явление резонанса токов используют в установках для повышения коэффициента мощности путем подключения параллельно приемнику с параметрами r, L конденсаторной батареи емкостью C₀=I₂/(2fU)=I₀sin₁/(2fU), что приведет к полной компенсации реактивной мощности с установлением коэффициента мощности cos=1 (см. рис. 5.1).

Если емкость С не равно С₀, ток I в неразветвленной части электрической цепи увеличивается по сравнению с прежним током I₀ и в электрической цепи имеет место недокомпенсация или перекомпенсация реактивной мощности. Оба случая нежелательны, так как при неизменной активной мощности увеличение тока I вызывает дополнительные потери энергии в соединительных проводах.

Приборы и оборудование: источник питания (сеть переменного тока частотой 50 Гц), катушка индуктивности, конденсаторная батарея переменной емкости, три амперметра электромагнитной системы, вольтметр электромагнитной системы, ваттметр, соединительные провода.

Порядок выполнения работы. 1 . Ознакомиться с приборами и другим оборудованием, предназначенным для выполнения лабораторной работы, записать их технические характеристики.

№	Наименование приборов	Условное обозначение	Технические характеристики	Предел измерения
1 2 3