Порядок виконання роботи

 

1. Ознайомитися з приладами й іншим устаткуванням, призначеними для виконання лабораторної роботи, записати їхні технічні характеристики.

2. Зібрати послідовну частину електричного кола, а потім приєднати паралельну обмотку ватметра. Установити ручку ЛАТР у положення, що забезпечує нульову напругу на затискачах електричного кола.

3. Після перевірки викладачем правильності з'єднань ввімкнути двополюсний автоматичний вимикач S, збільшити напругу до заданого значення. Спостерігаючи покази вимірювальних приладів у колі, змінювати ємність конденсаторної батареї до максимального значення. Результати спостережень занести в табл. 13.1.

 

 

Таблиця 13.1

№

Дані досліджень

Результати обчислень

U, B

I, A

P, B

UL, В

Uc, В

Z, Ом

R, Ом

XL, Ом

L, Гн

XC, Ом

C, мкФ

S, B A

QL, Bap

QC, Bap

Q, Bap

Cosφ

φ

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

 

 

Обробка результатів ДОСЛІДІВ

 

1. За результатами вимірювань розрахувати повний опір кола, активний опір кола, індуктивний та ємнісний опори, індуктивність котушки та ємність конденсатора, повну та реактивну потужність, коефіцієнт потужності та кут зсуву фаз між повною напругою та повним струмом кола. Визначити момент резонансу напруги.

2. Побудувати графіки резонансних кривих U = f(C), U_L = f(C), U_C = f(C),

I = f(C), X_L = f(C), Xc = f(C), Z = f(C). Визначити за графіками момент

резонансу напруги.

3. По лабораторній роботі зробити висновки відносно:

а) можливості отримання резонансу напруги шляхом зміни ємності;

б) про характер резонансних кривих;

в) про причини неповного спів падання дослідних результатів з теоретичними.

Висновки записати у звіт.

Контрольні питання.

 

1. Від яких величин залежить зсув фаз між напругою і струмом?

2. Як розрахувати діюче значення струму нерозгалуженого електричного кола

змінного струму з параметрами R, L, C?

3. Як визначається повний опір кола змінного струму?

4. Яке явище називають резонансом напруги?

5. Умова виникнення явища резонансу напруги?

6. Чому дорівнює резонансна частота, якщо відома індуктивність і ємність

кола?

7. Чому дорівнює коефіцієнт потужності при резонансі?

8. Чому дорівнює повний опір кола в момент резонансу?

9. Чому дорівнює повна напруга в момент резонансу?

10. Як визначається повна, активна та реактивна потужності кола в момент резонансу напруги?

 

 

 

 

Лабораторна робота № 14

Тема: ДОСЛІДЖЕННЯ ЯВИЩА РЕЗОНАНСУ СТРУМІВ

Робоче місце: Лабораторія ТОЕ.

Тривалість заняття: 90 хв.

Мета роботи: дослідити резонанс струмів, уяснити які фізичні явища

відбуваються в колі змінного струму, розрахувати параметри

окремих ділянок електричного кола, за дослідами побудувати

векторні діаграми.

Прилади та обладнання.

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

Теоретичні відомості

 

Розглянемо електричне коло, що складається з двох паралельних віток, одна з яких містить котушку індуктивності L, а інша — конденсаторну батарею С (мал. 14.1). Діюче значення струму в кожній вітці визначається за законом Ома.

Cтрум у першій вітці . Цей струм відстає за фазою від напруги на кут φ₁, косинус якого cos φ₁ = r / Z₁.

Активна складового струму в першій вітці I_al = I₁ cos φ₁, а реактивна складова в цій вітці I_pl = I_L = I₁ sin φ_1.

Струм у другій вітці, що містить ємність, випереджає прикладену напругу на кут 90° і знаходиться за формулою I₂ = I_с = U / x_c .

Струм до розгалуження може бути визначений як геометрична сума струмів віток, тоді або , де , а . Цей струм може відставати на кут φвід напруги кола, якщо 1_L > I_С, випереджати його, якщо I_L < I_C, або збігатися за фазою з ним, якщо І _L = І_С. В останньому випадку настає явище резонансу струмів.

При резонансі струмів І_р = 0, І₀ = Іа; P = U · I, тому що φ = 0, а соs φ = 1. Відсутність впливу реактивних опорів на значення струму І при резонансі струмів пояснюється взаємною компенсацією реактивних складових струмів I_L і I_C, що зсунуті за фазою на 180° і мають однакові абсолютні значення. Слід зазначити, що при резонансі струмів струми віток можуть бути більше струму в нерозгалуженій частині кола, що у момент резонансу досягає мінімального значення.

Резонанс струмів може бути отриманий підбором параметрів кола при заданій частоті джерела живлення або частоти джерела живлення при заданих параметрах кола.

Явище резонансу струмів використовують в установках для підвищення коефіцієнта

 

 

Мал.. 14.1 Схема для дослідження резонансу струмів.

 

потужності шляхом підключення паралельно споживачу з параметрами r, L конденсаторної батареї ємністю що приведе до повної компенсації реактивної потужності з установленням коефіцієнта потужності

cos φ = 1.

Якщо ємність С ≠ С₀ , струм І в нерозгалуженій частині електричного кола збільшується в порівнянні з колишнім струмом І ₀ і в електричному колі має місце недокомпенсація або перекомпенсація реактивної потужності. Обидва випадки небажані, тому що при незмінній активній потужності збільшення струму І викликає додаткові втрати енергії в з’єднувальних проводах. От чому прагнуть до того, щоб cosφ установки був близький одиниці.