Порядок виконання роботи

1) Зібрати схему (див. мал. 12.1) і показати її викладачу для перевірки.

2) Включити коло, встановити необхідну напругу. При двох-трьох різних значеннях активного опору зміряти силу струму і активну потужність кола.

Результати записати в табл. 12.1

3) Замінити котушку на батарею конденсаторів. Повторіть вимірювання п. 2.

Таблиця 12.1

Наванта- ження

З досліду

З розрахунків

U, B

I, A

P, Bт

cosφ

sin φ

φ рад

I_G, A

I_P, A

Y, Cм

G, Cм

B, Cм

S, BA

Q, Вар

Активно-індуктивне

Активно-ємнісне

Обробка результатів дослідів:

1) За результатами дослідів розрахувати кут φ, його тригонометричні функції, складові струм, провідності, потужності. Результати записати в табл. 12.1.

2) З урахуванням масштабів побудувати векторну діаграму діючих значень струму і напруги для кола з активно-індуктивним і активно-ємнісним навантаженням.

3) З урахуванням масштабів побудувати трикутник струмів, провідностей і потужностей.

4) По лабораторній роботі зробити висновок:

- відносно характеру зміни струму, кута φ при зміні активного опору. Висновки записати в звіт.

Контрольні питання:

1) Яка мета лабораторної роботи?

2) Накресліть векторні діаграми для розгалуженого ланцюга з активно-індуктивним і активно-ємкісним навантаженням.

3) Накресліть трикутники струмів, провідності і потужностей для розгалуженого ланцюга з активно-індуктивним навантаженням. Чим вони відрізняються від трикутників для ланцюга з активно-ємкісним навантаженням?

4) Як розрахувати провідність для паралельного з'єднання резистора і ідеального конденсатора?

5) Запишіть формули для розрахунку тригонометричних функцій ланцюга з активно-індуктивним навантаженням.

6) Запишіть формули для розрахунку реактивної потужності розгалуженого ланцюга з активно-ємкісним навантаженням.

7) Як розрахувати силу струму в нерозгалуженій частині ланцюга, якщо відомі струми в двох гілках: з активним і індуктивним навантаженням?

8) Як розрахувати силу струму в нерозгалуженій частині ланцюга, якщо відомі напруга на її затисках і опори гілок?

9) Зобразіть схему заміщення реальної котушки з паралельним з'єднанням елементів. Як вибирають величини G i B_L?

10) Зобразіть схему розміщення реального конденсатора з паралельним з'єднанням елементів. Як вибирають величини G i B_C?

Лабораторна робота № 13

Тема: ДОСЛІДЖЕННЯ ЯВИЩА РЕЗОНАНСУ НАПРУГИ

Робоче місце: Лабораторія ТОЕ.

Тривалість заняття: 90 хв.

Мета роботи: дослідити резонанс напруги: зняти резонансні криві при змінній

ємності, визначити на досліді співвідношення між опорами

окремих ділянок і спадів напруги на них, між активними та

реактивними потужностями.

Прилади та обладнання.

Назва приладів та обладнання	Тип	Кількість	Технічні характеристики
ЛАТР
Вольтметр
Амперметр
Ватметр
Батарея конденсаторів
Котушка індуктивності

Теоретичні відомості

При підведенні до затискачів послідовно з'єднаних індуктивності L і ємності С синусоїдальної напруги (мал.14) у колі встановлюється струм . Зсув фаз між напругою і струмом визначається за формулою , де x_l = 2πf, відповідно індуктивний і ємнісний опори.

Діюче значення струму в ланцюзі можна знайти за законом Ома:

де — повний опір ланцюга.

Якщо x_l > X_с, то і U_L > U_C — струм у цьому випадку відстає від напруги мережі (мал. 7.2, а). У випадку X_L, < X_с і U_L < U_C струм випереджає напругу (мал. 7.2, в). Коли x_l = X_L то і U_L = U_С — струм і напруга збігаються за фазою (мал. 7.2, б). Цей випадок називається резонансом напруги, він має місце при резонансній частоті .

Коло при резонансі поводиться так, начебто містить тільки один активний опір. Дійсно, коли настає резонанс, то реактивний опір ланцюга х = x_l — х_с = 0; повний опір ланцюга Z = r, струм , коефіцієнт потужності cos φ = 1.

Резонанс може бути отриманий підбором параметрів ланцюга при заданій частоті мережі або частоти мережі при заданих параметрах ланцюга.

Для ланцюга з послідовним з'єднанням індуктивної котушки і конденсатора за обмірюваним значенням напруги U_L, U_C, струму І і активної потужності Р можна визначити параметри кола. Опір резистора , ємнісний опір . Визначивши х_с і знаючи промислову частоту струму f = 50Гц, можна знайти ємність конденсатора: .

Мал..13 Коло змінного струму з послідовним з'єднанням котушки

індуктивності та конденсаторної батареї

Параметри котушки визначаються в такий спосіб: повний опір

; так як ; де R– активний опір, те

З формули визначаємо індуктивність котушки: . Знаючи параметри котушки, можна обчислити ємнісну й індуктивну потужності , , а також потужність усього кола , реактивну потужність усього кола . Коефіцієнт потужності визначають за показниками вольтметра, амперметра, ватметра виходячи з формули .