Исследование разветвленной электрической цепи синусоидального тока.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1. Проверка первого закона Кирхгофа для цепи переменного тока. Исследование явления резонанса токов.

2. Ознакомление с методами повышения коэффициента мощности электрических установок.

3. Развитие практических навыков измерения токов, напряжений, мощности в цепях переменного тока и построения векторных диаграмм.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

1. Ознакомиться с универсальным лабораторным стендом; подобрать необходимые измерительные приборы; согласовать с преподавателем возможность их использования для выполнения данной лабораторной работы.

2. Записать технические характеристики приборов в протокол испытания.

3. Убедиться, что стрелки всех измерительных приборов находятся точно на нулевых отметках шкал приборов; при необходимости подкорректировать их положение.

4. Собрать электрическую цепь в соответствии со схемой и пригласить преподавателя для проверки правильности ее сборки.

5. Измерить параметры цепи, содержащей только индуктивную катушку и занести их в протокол испытаний (табл. 1).

Таблица 1.

Опытные данные	Расчетные данные
U	P	I	YK	GK	BK	IR	IL	cosφ
В	Вт	А	1/Ом	1/Ом	1/Ом	А	А	-

6. Измерить параметры цепи, содержащей индуктивную катушку и заданное количество ламп накаливания. Результаты измерений занести в протокол испытаний (табл. 2).

 

 

Таблица 2

Опытные данные	Расчетные данные
U	P	I	IК	IЛ	G	cosφ
В	Вт	А	А	А	1/Ом	-

7. Измерить параметры разветвлённой цепи с R, L и С при заданном количестве ламп накаливания и различных значениях ёмкости батареи конденсаторов. Результаты измерений занести в протокол испытаний (табл.3.).

 

Таблица 3.

8. Отключить установку.

9. Предъявить преподавателю на проверку протокол испытаний.

10. Обработать полученные данные и составить отчёт.

 

 

ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ И СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЁТА

1. Определить расчётные параметры элементов цепи в соответствии с таблицами 1, 2, 3, используя формулы, приведенные в таблице. 5.

2. Провести анализ экспериментальных и расчётных данных и определить три характерных режима работы исследуемой разветвлённой цепи: режим недокомпенсации (B_L > B_С) режим полной компенсации, соответствующий резонансу токов (B_L=В_C); режим перекомпенсации (B_L<B_С). Отметить эти режимы в таблице 3.

3. Построить в масштабе три векторных диаграммы токов, отражающих вышеуказанные три режима работы цепи. Проверить с помощью векторной диаграммы (графически) выполнение первого закона Кирхгофа для разветвлённой цепи синусоидального тока,

 

4. Используя данные таблицы 3, построить на одном рисунке в достаточно крупном масштабе зависимости:

I=f(C); I_R=f(C); I_L=f(C); I_C=f(C); cosφ= f(C);

Отметить на рисунке режимы недокомпенсации, резонанса токов и перекомпенсации.

5. Сопоставить расчётное значение ёмкости с результатами эксперимента (табл. 3). Сделать соответствующий вывод.

6. Провести анализ полученных графических зависимостей и векторных диаграмм и сделать письменные выводы, поясняющие влияние ёмкости на общий ток и другие параметры разветвлённой цепи.

7. Объяснить с помощью векторных диаграмм, графиков и формул практическую возможность повышения коэффициента мощности электроустановки путём параллельного включения батареи конденсаторов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Цель и методика выполнения работы.

2. Законы Ома и Кирхгофа для разветвлённых цепей переменного тока, содержащих резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы.

3. Построение векторных диаграмм для разветвлённых электрических цепей.

4. Треугольники проводимостей и мощностей.

5. Активная, реактивная и полная проводимости.

6. Формулы активной, реактивной и полной мощности. Единицы измерения мощностей.

7. Резонанс токов. Условия возникновения резонанса токов. Каковы особенности этого явления? Практическое использование.

8. Коэффициент мощности; причины снижения и методы повышения коэффициента мощности.

9. Технико-экономическое значение коэффициента мощности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника. - М: Энергоиздат, 1987, с. 92 - 100

2. Воробьев А.В. Электротехника и оборудование строительных процессов. - М.: Ассоциация строительных вузов, 1995, с. 41 -44

3. Электротехника. Под редакцией Пантюшина В. С. -М.: Высшая школа, 1976, с. II4-I2I.

4. Общая электротехника. Под редакцией Блажкина А. И. -Л.: Энергия, 1979, с. 74-78, 83-88, 98-100.

5. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника.- М.: Энергия, 1983, с.84-88, 92-98.

 

Таблица 5.

№ п/п	Рассчитываемый параметр	Формула
	Полная проводимость катушки	YK=IK/U
	Коэффициент мощности катушки	cosφk=GK/YK=PK/UIK
	Активная проводимость катушки	GK=G-GЛ=YK cosφK
	Реактивная проводимость катушки	BK=BL=
	Активная составляющая тока катушки	IRk=UGK
	Реактивная составляющая тока катушки	IL=UBL
	Коэффициент мощности цепи
	Емкость батареи конденсаторов
	Реактивная проводимость батареи конденсаторов	BC=IC/U
	Активная составляющая тока всей цепи	IR=IRk+IЛ
	Реактивная составляющая тока всей цепи	Ip=IL-IC
	Активная проводимость ветки с лампами накаливания	GЛ=IЛ/U
	Активная проводимость всей цепи	G=P/U^2
	Реактивная проводимость всей цепи	B=BL-BC
	Полная проводимость всей цепи

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7