Исследование разветвленной электрической цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями

Цель работы

Исследовать электрическую цепь с параллельно соединенными катушкой индуктивности и емкостью. Выяснить условия возникновения резонанса токов.

 

Программа работы

 

2.2.1. Ознакомиться с оборудованием и приборами лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Приборы и оборудование.

Наименование	Количество	Тип	Условные обозначения на схеме
Вольтметр
Амперметр
Ваттметр
Катушка индуктивности с выдвижным сердечником
Батарея конденсаторов С = 0,000032 Ф
Автоматический выключатель

 

2.2.2. Собрать электрическую схему установки (рисунок 3.1) и уяснить назначение отдельных ее элементов.

2.2.3. При постоянных значениях емкости С и напряжении сети U путем изменения индуктивности L исследовать режимы работы цепи при

 

 

Рисунок 2.1. Схема установки с разветвленной цепью.

 

2.2.4. По данным эксперимента и расчета (таблица 3.2) построить зависимости: I = f (L); I ₁ = f (L); I ₂ = f (L); cos j = f (L).

2.2.5. Построить векторные диаграммы в масштабе для трех различных режимов исследуемой цепи: до резонанса, при резонансе и после резонанса.

2.2.6. Проанализировать результаты работы и сделать выводы.

 

Рекомендации по выполнению работы

 

2.3.1. Электрическую схему установки собирают согласно рисунку 2.1. При этом имеют в виду, что катушка индуктивности обладает активным сопротивлением, поэтому дополнительно R не включают.

2.3.2. Эксперимент производится следующим образом. Включив автоматический выключатель QF, подают напряжение к зажимам цепи. Затем, изменяя индуктивность катушки (постепенно выдвигая стальной сердечник из катушки), добиваются условий п.2.2.3. Выполняем пять измерений: два до резонанса (), одно при резонансе () и два после резонанса (). Момент резонанса токов определяется наименьшим значением тока в неразветвленной части цепи. После резонанса ток в неразветвленной части цепи будет опять возрастать. При каждом изменении индуктивности показания приборов заносятся в таблицу 2.2.

 

Таблица 2.2. Параметры электрической цепи при различных видах нагрузки	Вычислено	Ip 1, A
Ia 1, A
cos j
S, BA
Х 2, Ом
Z 1, Ом
L, Гн
Х 1, Ом
Z, Ом
R, Ом
Измерено	I 2, A
I 1, A
I, A
Р, Вт
U, B

 

 

2.3.3. Расчетные формулы:

В соотношениях:

U – напряжение сети;

I – ток в неразветвленном участке цепи;

I_{a 1} – активная составляющая тока I ₁;

I_{p 1} - реактивная составляющая тока с индуктивностью;

I ₂ – реактивная составляющая тока с емкостью;

Z – полное сопротивление цепи;

Z ₁ – полное сопротивление катушки;

L – индуктивность катушки;

R – активное сопротивление катушки;

Х ₁ – реактивное сопротивление катушки;

Х ₂ – реактивное сопротивление конденсатора;

Р – активная мощность;

S – полная мощность;

cosj – коэффициент мощности для всей цепи;

w = 2p f – угловая частота тока;

f – частота переменного тока (f = 50 Гц).

 

2.4. Контрольные вопросы

 

2.4.1. Какое явление называется резонансом токов и при каком соотношении параметров цепи оно возможно?

2.4.2. С помощью каких приборов и по каким признакам можно экспериментальным путем определить характер нагрузки (индуктивная, емкостная и резонанс токов)?

2.4.3. Какое практическое значение имеет резонанс токов?

2.4.4. Какая мощность называется активной и реактивной, как они вычисляются и определяются экспериментально?

2.4.5. Что называется коэффициентом мощности, его практическое значение?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3