Дані вимірювань і результати розрахунків параметрів кіл змінного струму з паралельно з'єднаними r, r-L і C елементами

 

 

Приймачі струму

Показання приладів

Результати обчислення

Вольтметр

Амперметр

Ватметр

Параметри електричного кола та формули для їх розрахунку

CV=…В/под

CA=…А/под

CW=…Вт/под

I а

I р

g

b

y

P

Q

S

cos j

под.

В

под.

А

под.

Вт

А

А

См

См

См

Вт

вар

В А

-

Реостат активного опору

-

-

NІ1=

І1=

-

-

Ia1=I1

-

g1=I1/Uк

-

y1=g1

P1=Uк^2g1

-

S1=P1

Котушка індуктивності

-

-

NІ2=

І2=

-

-

Ia2=P2/Uк

Ip2=bLUк

g2=P2/Uк^2

y2=I2/Uк

P2=Pк-P1

Q2 =Uк^2bL

S2=I2Uк

=P2./S2

Все коло

NUк=

Uк=

NІк=

Iк=

NРк=

Pк=

Iaк=Ia1+Ia2

Ipк=Ip2

gк= g1+g2

bк = bL

yк =Iк/Uк

Pк=P1+P2

Qк = Q2

Sк=IкU

=Pк/Sк

Реостат активного опору

-

-

NІ1=

І1=

-

-

Ia1=I1

-

g1=I1/Uк

-

y1=g1

P1=Uк^2g1

-

S1=P1

Котушка індуктивності

-

-

NІ2=

І2=

-

-

Ia2=P2/Uк

Ip2=bLUк

g2=P2/Uк^2

y2=I2/Uк

P2=Pк-P1

Q2 =Uк^2bL

S2=I2U

=P2./S2

Конденсатор

-

-

NІ3=

І3=

-

-

-

Ip3=bCUк

-

bC=I3/Uк

y3=b3

-

Q3 =Uк^2bC

S3=Q3

-

Все коло

NUк=

Uк=

NІк=

Iк=

NРк=

Pк=

Iaк=Ia1+Ia2

Ipк=Ip2-Ip3

gк= g1+g2

bк = bL - bC

yк =Iк/Uк

Pк=P1+P2

Qк=Q3-Q2

Sк=IкU

=Pк/Sк

5. Опрацювання дослідних даних.

Для визначення параметрів електричного кола за дослідними даними використайте розрахунковий або графічно-розрахунковий методи.

5.1. Алгоритм розрахунку за формулами, наведеними у відповідних прографах таблиці, такий. Використовуючи діюче значення напруги, активної потужності та струмів у відповідних вітках і в усьому колі, обчисліть і запишіть у відповідні прографи таблиці:

- повні потужності та провідності приймачів і всього кола (дослід 1 і 2) - за формулами відповідно:

; ; ; ;

; ; ; ;

- активні провідність, потужність і струм реостата ЕL 1- EL 2 (дослід 1 і 2)- за формулами відповідно:

і ; ;

- активну потужність, активну, повну та реактивну провідність котушки індуктивності, її реактивну потужність, активну та реактивну складову струму І₂ (дослід 1 і 2) — за формулами відповідно:

; ; ; ; ; ; ;

- ємнісні провідність, потужність і струм конденсатора (дослід 2) – за формулами відповідно:

; ; ;

- коефіцієнт потужності котушки індуктивності та кола (дослід 1 і 2) – за формулами відповідно: і ;

- сумарні активні та реактивні складові струму, провідності та потужності кола – за формулами відповідно:

; ; ; ; .

5.2. Алгоритм розрахунково-графічного методу такий. Використовуючи діючі значення напруги в колі та струмів у вітках і в усьому колі (див.табл.4.1), будуйте суміщені векторні діаграми для обох дослідів, з яких знаходять невідомі значення активної і реактивної (індуктивної) складових струму, що проходить у реальній котушці індуктивності. Після цього за відповідними формулами (див. п.5.1) розраховуйте і заносіть у табл.4.1 значення опорів, активної потужності, коефіцієнта потужності кожного елемента та кола в цілому.

5.3. Методика побудови векторних діаграм.

5.3.1. Дослід 1. На аркуші міліметрового паперу відкладіть горизонтальний відрізок (рис.4.2, а), що у прийнятому масштабі відповідає напрузі кола U _к. Далі, врахувавши, що активна складова струму збігається за фазою з напругою, з початку координат за напрямом напруги відкладіть вектор АВ, адекватний у прийнятому масштабі струмів М_І струму І₁. Потім зробіть засічки радіусами: R_Ік = І_к/M_І - з точки А, та R_І2 = І₂/M_І - з точки В. З’єднавши шукану точку перетину С з початком і кінцем вектора І ₁, одержите вектори струмів І_к та І₂ відповідно. Оскільки індуктивна складова І_2L струму котушки індуктивності відстає від напруги кола на кут 90^о, то, провівши з точки C перпендикуляр CD до напряму вектора напруги, одержите прямокутний трикутник АCD, що має назву трикутник струмів. Зверніть увагу, що катет AD даного трикутника в прийнятому масштабі дорівнює сумі активних струмів SІ_a елементів кола, а катет DC – на реактивних, в даному випадку тільки індуктивному, тобто І_р = І_L.

5.3.2. Дослід 2 (рис.4.2, б). Вектори U _к та І ₁ будуйте так, як у п.5.3.1. Потім, врахувавши, що вектор струму на конденсаторі випереджає вектор напруги на кут 90°, з точки В під кутом 90° відкладіть угору відрізок ВС, що відповідає в прийнятому масштабі струму І _С на конденсаторі. З одержаної точки С і точки А аналогічно п.5.3.1 побудуйте методом засічок вектори І₂ та І_к. Розклавши вектор сили струму І₂ на горизонтальну та вертикальну складові, одержите трикутник струмів СED котушки індуктивності. Перемноживши довжину відповідних складових на масштаб струму, визначте активну (горизонтальний катет) та індуктивну І _L (вертикальний катет) складові сили струму в котушці. Значення усіх знайдених струмів запишіть у відповідні прографи таблиці. Далі, провівши з шуканої точки D перпендикуляр DF до напряму вектора напруги, одержите прямокутний трикутник АDF — трикутник струмів для змішаного навантаження кола. Зверніть увагу, що катет AF даного трикутника в прийнятому масштабі дорівнює сумі активних струмів S І _a в елементах кола, а катет FD – це реактивний струм кола, який в даному випадку дорівнює різниці векторів, тобто І _р = å І _L — å І _С.