В.Н. Бородянко - Электрические цепи и основы электроники (Методические указания к проведению лабораторных работ) (1119803), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Резонанс напряжений можно получить либо изменением частоты источника пи~а~ил, либо подб~ро~ значения величины С = Ул!1! 1., где щ = Й/А.С вЂ” резонансная частота цепи, 3. Порядок выполнения работы 3.1, Ознакомиться с лабо)заторпой устаноВкой 1модуль питання, модуль резнсторОВ, модуль реактивных элементов„модуль мультиметров, модуль $ р р переменного тока, измеритель 1 мощ!!Ости). ~« 3.2. Собрать электрическую Я цепь 1рис. 4)„установив заданные преподзВатслеы значений сопротивления резистора и емкости конденсатора.
Подкл1очить собранную цепь к источнику питания -12 В (модуль питания). ! ! ! ! ! Кк Рис, 4. Следовательно, действуюгцсс значение тока в этой цепи на основании закона Ома можно определить как ~= ~//~= ~/' з'Я+~к) + Й~.— Л'д, где l =- 41 +Ля)з + ~Х1, — Хс) =з)Я +Щ + ~вА — РС1С)з — полное сопротивление цепи с последовательным соединением резистора, реальной катушки индуктивности и конденсатора, которое легко определяется нз ыногоугол1*ника соп)зотиВлений ф!!с. 3). Угол сдвига фаз между входным синусоидальныы напряжением Ь' и потребляемым такой цепью током 1 определяется из треугольника сопротивлений г !д = ~'аŠ— 1/аО / (л + Щ, Если аЕ > 1/аС и угол 1л .> О, вся цепь ведет себя как цепь с активным соп1зотивлен!!ем и идеальной нндуктивностью. Говорят, что в этом случае пень носит активно-индуктивный характер.
Если оЬ ~ 1/аС и угол 1р < О, вся цепь ведет себя как цепь с активным сопротивлением и емкостью. Говорят, что в этом случае цепь носит актнвноемкостной х«арактер. Если в цепи реактивное сопротивления равны 1'Ы = УвС), то угол 111 = О. При этом реактивная состзвля1ощая напряжения на индуктиВнос1И и ньч1ряжение на конденсаторе полностью себя компенсируют.. Цепь ведет себя, как будто реактивные сопротивления в ней отсутствуют и ток достигает наибольшего значения, поскольку ток ограничивается только эквивалентным активным сопротивлением цепи Работа № 5. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛНЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ 1.
Цель работы Ознакомиться с особенносгями параллельного соединения активных и реактивных элементов в цепи переменного тока, явлением резонанса токов, повышением коэффициента мощности, применением 1-го закона Кирхгофа в цепях переменного тока. 2. Пояснении к работе При параллельном соединении элементов получшот разветвленную цепь (1эис. 1). П1эи параллельном соединении элементов токи в отдельных Ветвях, зависят только от напряжения 1 К 'Ф" '' '1 тат тт Г"~ ~ источника питания и полного сопротивления каждой ветви. При этом ток в ветви с резистором 1к совпадает по фазе с напряжением источника, ток в 1-1 ветви с катушкой 1к отстает по фазе от ! ! % ', ! ! ! ! ! ХК ! ! 4: ~ ! ! нап1зяжения истОчника питания !Га угол В!, зависящий от активного и реактивного сопротивления реальной 1КЛ катушки индуктивности.
Ток в ветви с ис. 1 конденсатором 1с опережает напряже!!Не и~то~~~~а питания на 90' 1р!!с. 2). В соответсгвии с ~ер~~м законно~ К!Грхгофа общий ток 1, потребляен!Ый! Такой це~~ю от источ!!Ина питания, определяется геометрической суммой токов отдельных ветвей: 1я ! 1к + 1!- 13 Геометрическое построение для определения величины и фазы общего тока представлено на рис. 2,. где обозначено 'С 1кя, 1я — актиВные состаВлЯ!Ощие тока в ВетВИ с катушкой и общего тока; к 1кр, 1л — реактивные составляющие тока в !Р ВетВи с катушкой и общеГО тона.
Под активной состаВл~ющей тока понимают К услоВную сос'!'аВляющую этОГО тока, сОВпадгпОщую ч'К по фазе с приложенным к этому у гастку напряжением. Под ре!!Ктивной составляющей тока 1КР— составл яющу!О, расположенную под 90' к приложенному напряжению. Следует помнить, что Рис. 2 активная и реактивная соса!авля!о!иив тока — это условные величины, не имеющие физического смысла в последовагельной схеме замешен!!я. Из Векторной! диаг1эаммы следует, что 1„=1„- 1,, 1 =-1 — 1 . 2э Следовательно, ~ели~~~~ Обшего тока 1 к 142 + 1 2 а угол сдвига фаз между общим током и приложенным напряжением 1ду — 1;11А= (1к1 — 1„) 1 ля + 11;А).
Данная векторная диаграчма построена в предположении, что емкостной ток 1; оказался меньше реактивной индуктивной составляющей тока в катушке 1к, Поэтому общий ток отстает по фазе от напряжения. Такая цепь носит актнвноиндуктивный характер. Если бы емкостной ток 1г был больше реактивной индуктивной составляющей тока в катушке 1кл, то ток, потребляечый цепью из сети опережал по фазе приложенно~ напряжение и цепь носила бы активноемкостной характер. При равенстве реактивной индуктивной составляющей тока в катушке 1кз и емкостного тока 11 вектор общего тока совпадает по фазе с вектором приложенного напряжения, а его величина определяется только активными составляющими токов 1А =- 1я + ХкА, При этом в цепи наступает явление резонанса токов„так как цепь, содержащая реактивные элементы, ведет себя как цепь с чисто активным сопротивлением.
При резонансе токов токи в ветвях с реактивными элементами могут значительно превышать ток, потребляемый от источника питания. 3. Порядок выполнения работы 3.!. Ознакомиться с лабораторной установкой (модуль питания„модуль резисторов, модуль реактивных элементов, модуль измерительный с амперметрами переменного тока, измеритель мощности). 3.2. Собрать электрическую цепь с параллельным соединением резистора, катушки и конденсатора (рис. 3), установив при этом заданные преподавателем значения сопротивления резистора и емкости А А1 конденсатора.
Включение отдельных ветвей Осуществлять с пОмошью соответству!ощих проводников. Схему предъявить для проверки преподавателю. юйукккю - 1А" 9 3.3. Включив электропитание (автоматический выключатель ДГ модуля к,,'! к питания) исследовать цепь. Для этОго изме(эить =т к напряжение на входе цепи, активную мощность цепи, токи в ветвях и ток, потребляемьпз от Ч Л1~ исз очника п1ггания. !'езультаты измерений занести в табл. !. Р11С. 3 3,4. Исследовать влияние емкости, включенной параллельно индуктивной к1пуп1ке, на величину потребляемого от источника питания тока.
Для этого подключить параллельно катушке конденсатор С. Установить Такое значение емкости, при когором от источника потребляется минимальный ток (резонанс токов). Измерить при этом токи в ветвях и ток, потребляемый из сети. Результаты занести в табл. 1. Изменить значение емкости конденсатора и измерить токи, напряжение и активную мо!цность. Результаты занести в табл. 1. Таблица 1 3,5. По опытным данным построить в масштабе векторные диаграммы для каждого опыта, определить для каждого случая угол сдвига фаз !р между напряжением и потребляемым током, 3.6, Сделать выводы — о применении 1-го закона Кирхгофа в цепях переменного тока. — о вл!нанни параллельно включенных потребителей друг на друга, — о влиянии емкости конденсатора на величину тока, потребляемого из сети.
4. Содержаи!!е отчета а) наименспьзние работы н цель работы; б) схему эксперимента и таблицу полученных результатов; в) векторные диаграммы, г) выводь! по работе. 5. Контрольные вопросы 1. Как при параллельном включении потребителей определить величину тока, потребляемого из сети? 2. С какой целью повышьнот коэффициент мощности цепи? 3. Как можно определить коэффициент мощности цепи? 4. Как изменятся величина тока, потребляемого из сети, и активная мощность цепи, если параллельно активно-индуктивному потребителю включить конденсатор? 5. Почему уменьшается ток, потребляемый из сети, при подключении параллельно индуктивной катушке конденсатора? 6.
Как применяется 1-й закон Кирхгофа в цепях переменного тока? 7. Как построить векторную диаграмму для цепи, содержащей параллельно включенпыс индуктивную катушку и конденсатор? 3. Что такое «резонанс токов»? Работа № 6. ТРЕХФАЗНАЯ ЦЕПЬ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПО СХЕМЕ «ЗВЕЗДА» Цель работы Ознакомиться с трехфазными системами, измерением фазных и линейных токов и напряжений. Проверить основные соотношения между токами н напряжениями симметричного и несимметричного трехфазного потребителя. Выяснить роль нейтрального провода в четырехпроводной трехфазной системе.
Научиться сгроить Векторные диаграммы напряжений и тОкОВ. 2, Пояснений к работе Трехфазпая система переменного тока получила широкое применение, т. к. имеет ряд преимуществ по сравнению с системой однофазного переменного тока. Г1оэтому ьзще всего электрическая энергия вырабатывается, передается и распределяется между потребителями трехфазными системами, Г1одавляющее большинство электродвигателей является двигателями трехфазного переменного тока. ~1тобы в трехфазной системе можно было одновременно пользоваться двумя различными напряжениями 1наприыер, 380  — для питания электродвигателей и 220  — для питания электрических ламп и других однофазных потребителей) применяют четырехпроводную систему электроснабжения. Четырехпроводная линия трехфазной системы имеет четыре провода: три линейных, по которым протекают линейные токи 1!, 1!!, 1с и один нулевой «нейтральный) провод, предназначенный для поддержания одинаковых значений фазных напряжений па всех трех фазах потребителя. По нулевому проводу может протекать уравгп!тельный ток Х!!, называемый нулевым или нейтральным током.
Такая система соединения обмоток трехфазного генератора н приемников (потребителей!) называется «звездой» и показана на рис. 1. Зь > э7, При соединении в звезду фазный ток 1~я и линейный ток!ц есть Оно и тоже: Б 1Ф 1л ° Напряжение между линейными ага†проводам, называемое линейным 11В'~' 1!с ! напряжением (например, К!В) С 1!! оказывается в ~3 раз больше, чем фазное напряжение источника питания У!, 14 7с илн Ь'»;.
Рис. 1. 1~я=4 ~,. Если трсхфазная система симметричная !'Все сопротивления и мощности фазных потребителей одинаковы), то по всем трем фазам протекают одинаковые по величине токи, сдвинутые по фазе относительно друг друга на 120'. Ток в нейтральном проводе при этом равен нулю. Напряжения на всех фазах потребителя также отличаются друг от друга только по начальной фазе на 120" !рис. 2), н 13 «)В «3 С Рнс. 4 Ц= „Цк: Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
