Основні теоретичні положення. Частина 1. “Електричні кола змінного струму”/ Полтава: ПДТУ, 2001

Частина 1. “Електричні кола змінного струму”/ Полтава: ПДТУ, 2001. – 23 с.

 

 

Укладачі: Єрмілова Н.В., к.т.н., доцент; Кислиця С.Г., к.т.н., ст. викладач.

Відповідальний за випуск: завідувач кафедри Галай М.В., д.т.н., професор.

 

 

Затверджено радою університету

протокол № 9 від 24.05.2001 р.

 

Літературний редактор Н.В. Жигилій

Коректор С.М. Дорошенко
Зміст

 

 

Лабораторна робота № 1 “Дослідження кола змінного струму з послідовним з’єднанням активного, індуктивного і ємнісного опорів”.……………………………………………………….………………4

 

Лабораторна робота № 2 “ Дослідження однофазного кола змінного струму при паралельному з`єднанні приймачів. Збільшення коефіцієнта потужності кола”…………………………...………......……………………8

 

Лабораторна робота № 3 “Дослідження трифазного кола при з`єднанні приймачів “ зіркою”…………………….......................................13

 

Лабораторна робота № 4 “Дослідження трифазного кола при з’єднанні приймачів “трикутником” ………………..…..............................19

 

Лабораторна робота № 1

ДОСЛІДЖЕННЯ колА змінного СТРУМУ З ПОСЛІДОВНИМ З'ЄДНАННЯМ АКТИВНОГО, ІНДУКТИВНОГО І ЄМНІСНОГО ОПОРІВ

 

Мета роботи: дослідити коло змінного струму при послідовному з'єднанні активного, індуктивного і ємнісного опорів; вивчити явище резонансу напруг; навчитися обчислювати параметри електричного кола й будувати векторні діаграми за даними досліду.

Основні теоретичні положення

Миттєві значення синусоїдальних напруг і струмів позначаються малими латинськими літерами u,i і у загальному вигляді записуються так:

;,

де U і I - максимальні або амплітудні значення відповідно напруги і струму;

w- кутова частота в промисловій мережі;

t- даний час;

y-початкова фаза.

На практиці для оцінки дії синусоїдального струму користуються діючими значеннями, що позначаються прописними латинськими літерами і зв'язані з амплітудними значеннями:

Для спрощення розрахунків кіл синусоїдального струму формулу для миттєвих значень напруг і струмів записують у комплексній формі:

де U, I - діючі значення відповідно напруги і струму;

- початкові фази напруги і струму.

Якщо напруги, струми й опори виражаються комплексними числами, до лінійних електричних кіл синусоїдального струму можуть бути застосовані всі методи розрахунку кіл постійного струму, засновані на законах Ома і Кирхгофа.

Якщо через електричне коло мал.1.1, що складається з послідовно з'єднаних резистора, котушки індуктивності і конденсатора, проходить струм , комплексне значення якого , то відповідно до другого закону Кирхгофа, комплексне значення напруги на вході кола дорівнює сумі комплексних значень падінь напруг на кожному елементі:

.

Якщо комплекси напруг замінити добутками комплексів опорів ділянок кола і струму, то це рівняння можна записати у такому вигляді:

де R- активний опір котушки і змінного резистора;

X­_L- індуктивний опір котушки; X_C - ємнісний опір.

У цьому рівнянні величина Z являє собою комплекс повного опору кола: . Комплексне значення потужності, споживаної колом, можна знайти, якщо кожний член останнього рівняння помножити на квадрат струму, що проходить через електричне коло:

,

де S -повна потужність, B∙А,

Р - активна потужність, Вт,

Q - реактивна потужність, ВАР, .

Коефіцієнт потужності кола cos φ визначається як відношення:

.

У колі з послідовним з'єднанням резистора, котушки індуктивності і конденсатора можуть бути три варіанти співвідношень індуктивного і ємнісного опорів:

- активно-індуктивний характер кола;

- активно-ємнісний характер кола;

- чисто активний характер кола, резонанс напруг.

Векторні діаграми напруг, що відповідають трьом зазначеним випадкам, зображені на мал.1.2.

 

+j U_L +j +j Ů_L

Ů_c

 

U_L

Ů U_c

φ₁ +1 Ů_R İ +1 φ₃ = 0 +1

Ů_R I φ₂ Ů Ů_c U_R=Ů İ

 

a) б) в)

 

Мал.1.2

Із векторних діаграм видно, що вектор струму відстає на кут від вектора напруг при (мал.1.2, a), випереджає на кут при (мал.1.2,б) і збігається за напрямом при (мал. 1.2, в). Явище, при якому в послідовному колі реактивні опори рівні, а вектор напруги і струму збігається по фазі , називається резонансом напруги. При резонансі напруги ; Z = R; U_L = U_C; Q = 0; S = P; .

 

Опис схеми

На мал.1.3 зображена схема нерозгалуженого кола змінного струму, що складається з послідовно з'єднаних котушки індуктивності, змінного резистора і конденсатора перемінної ємності. На мнемосхемі лінії з'єднання виконані блакитним кольором. Для виміру сили струму, що проходить у колі, включений міліамперметр, межі якого змінюються перемикачем П2.

 

Загальна напруга кола, напруга на котушці індуктивності і резисторі та напруга на конденсаторі вимірюються відповідно вольтметрами V, V₁, V₂. Ємність змінюється перемикачем П3.

 

Мал.1.3