Дані вимірювань і результати розрахунків параметрів кіл змінного струму з послідовно з'єднаними r, L і C елементами

Вид наванта-ження мережі

Приймачі струму

Дані вимірювання (показання приладів)

Результати обчислення

Вольтметр

Амперметр

Ватметр

Параметри електричного кола

CV=…В/под

CA=…А/под

CW=…Вт/под

Ua

Up

r

Х =xL — хс

z

P

Cos j

под.

В

под.

А

под.

Вт

В

В

Ом

Ом

Ом

Вт

-

1.Активне

1. Реостат чотиривітковий

NU1

U1=

-

-

-

-

U1a=U1

-

r1=U1/Iк

-

z1 = r1

P1 = Iк^2r1

2.Реостат двовітковий

NU2

U2=

-

-

-

-

U2a=U2

-

r2 = U2/Iк

-

z2 = r2

P2 = Iк^2r2

Все коло

NUк

Uк=

NІк

Iк=

NРк

Pк=

=U1+U2

-

rк= r1 + r2

-

zк = Uк/Iк

Pк=P1 +P2

2.Активно-індуктивне

1. Реостат чотиривітковий

NU1

U1=

-

-

-

-

U1a=U1

-

r1=U1/Iк

-

z1 = r1

P1 = Iк^2r1

2. Котушка індуктивності

NU2

U2=

-

-

-

-

U2a=r2 Iк

UL =xLIк

r2=P2/Iк^2

z2=U2/Iк

P2=Pк — P1

P2./(U2 Iк)

Все коло

NUк

Uк=

NІк

Iк=

NРк

Pк=

=U1a+U2a

Up =UL

rк= r1 + r2

xк = xL

zк = Uк/Iк

Pк=P1+P2

Pк/(Uк Iк)

3.Активно-ємнісне

1. Реостат чотиривітковий

NU1

U1=

-

-

-

-

U1a=U1

-

r1=U1/Iк

-

z1 = r1

P1 = Iк^2r1

2. Конденсатор

NU2

U2=

-

-

-

-

-

UC =xCIк

-

xC=U2/Iк

z2 = xC

-

Все коло

NUк

Uк=

NІк

Iк=

NРк

Pк=

=U1a

Up =UC

rк= r1

xк = xC

zк = Uк/Iк

Pк = P1

Pк/(Uк Iк)

4.Змішане (загальний випадок)

1. Реостат чотиривітковий

NU1

U1=

-

-

-

-

U1a=U1

r1=U1/Iк

-

z1 = r1

P1 = Iк^2r1

2. Котушка індуктивності

NU2

U2=

-

-

-

-

U2a=r2 Iк

UL =xLIк

r2=P2/Iк^2

z2=U2/Iк

P2=Pк — P1

P2./(U2 Iк)

3. Конденсатор

NU3

U3=

-

-

-

-

UC =xCIк

-

xC=U3/Iк

z3 = xC

-

Все коло

NUк

Uк=

NІк

Iк=

NРк

Pк=

=U1a+U2a

=UL—UC

rк= r1 + r2

хк=xL—хс

zк = Uк/Iк

Pк=P1+P2

Pк/(Uк Iк)

4.4. Проведіть дослід 4 – послідовне з’єднання активного, ємнісного й активно-індуктивного опорів. Для цього виконайте такі дії:

4.4.1. Від’єднайте перемичку між контактами ХТ6 і ХТ7 та з’єднайте нею контакти ХТ1 і ХТ2. Контакт ХР3 приєднайте до контакту XТ6.

4.4.2. Після перевірки схеми викладачем ввімкніть перемикач QF.

4.4.3. Пам’ятайте! У колі, що перебуває під напругою , при одночасному послідовному з’єднанні r-, L- і C- елементів, у разі, коли індуктивна й ємнісна складові реактивного опору рівні між собою, виникає резонанс напруг. Оскільки при цьому струм кола буде найбільшим (), то при малій величині активного опору спади напруги на конденсаторі () і на котушці індуктивності () можуть перевершувати не тільки , а й ті номінальні напруги, на які безпосередньо розрахована робота цих елементів. Отже, підвищені напруги на окремих ділянках кола з реактивними елементами можуть спричинити аварію в роботі установки (пробій ізоляції і, як наслідок, коротке замикання). Тому, вмикаючи перемикачі SA7—SA10, SA1, SA3 і SA4, виставте силу струм у колі такою, щоб спад напруги на будь якому з реактивних споживачів не перевершував 250 В. Запишіть показання приладів РА і PW у відповідні прографи табл.3.2.

4.4.4. За допомогою щупів ХР1—ХР2, виміряйте та запишіть у відповідні прографи таблиці загальний спад напруги у колі (між контактами ХТ1 і ХТ5) і спади напруг на ділянках кола: з реостатом L1—L2 (між контактам ХТ1—ХТ6), з реостатом СВ1—СВ2 (між контактам ХТ2—ХТ7) і з реостатом ЕL3—EL6 (між контактам ХТ5 і ХТ10).

4.4.5. Вимкніть перемикач QF і розрядіть конденсатор (див. п.3.3.2).

4.5. Переведіть показання стрілочних приладів у діючі значення вимірюваних величин, подайте дані викладачеві на затвердження і з його дозволу розберіть схему.

5. Опрацювання дослідних даних

Для визначення параметрів електричного кола за дослідними даними використайте розрахунковий або графічно-розрахунковий методи.

5.1. Алгоритм розрахунку за формулами, наведеними у відповідних прографах таблиці, такий.

Використовуючи діючі значення струму, активної потужності та спадів напруг на відповідних ділянках і в усьому колі, обчисліть і запишіть у відповідні прографи таблиці:

повний опір кола (усі досліди) — за формулою ;

активний опір та активну потужність реостата ЕL3—EL6 (усі досліди) - за формулами відповідно: і ;

ці самі параметри для реостата ЕL1—EL2 (дослід 1) – за формулами і ;

активну потужність, активний, повний та індуктивний опір котушки індуктивності (дослід 2 і 4) — за формулами відповідно: ; ; ; ;

ємнісний опір конденсатора (досліди 3 і 4) – за формулою ;

коефіцієнт потужності приймачів струму та кола (усі досліди) – за формулою .

5.2. Алгоритм розрахунково-графічного методу такий. Використовуючи діючі значення струму та спадів напруг на відповідних ділянках і в усьому колі (див. табл.), побудуйте у вибраному масштабі суміщені векторні діаграми для другого та четвертого дослідів, з яких знайдіть невідомі значення активної і індуктивної складової спаду напруги на котушці індуктивності (див.п.5.3.2). Після цього за відповідними формулами (див. п.5.1) розрахуйте і занесіть у таблицю значення опорів, активної потужності, коефіцієнта потужності кожного елемента та кола в цілому.

5.3. Методика побудови векторних діаграм.

5.3.1. Дослід 1. На аркуші міліметрового паперу відкладіть горизонтальний відрізок (рис.3.2, а, що відповідає у прийнятому масштабі струмові І _к кола. Далі, врахувавши, що активна складова спадів напруг збігається за фазою зі струмом, у прийнятому масштабі напруг М _U відкладіть з початку координат за напрямом струму спочатку вектор АВ — спад напруги U ₁, а з його кінця – вектор АС — спад напруги U ₂. З’єднавши точку А з точкою С одержують вектор АС – еквівалентний загальному спаду напруги U _к у колі.

5.3.2. Дослід 2 (рис.3.2, б). Вектори І _к та U ₁ побудуйте так, як у п.5.3.1. Потім зробіть засічки радіусами R: з точки А — R _Uк = U _к/ M _U, а з точки В — R _U2 = U ₂/ M _U. З’єднавши шукану точку перетину С з початком і кінцем вектора U ₁, одержите вектори спадів напруг U _к і U ₂ відповідно. Оскільки індуктивна складова U _2L спаду напруги на котушці індуктивності випереджує за фазою струм на 90^о, то, провівши з точки C перпендикуляр CD до напряму вектора струму, одержите прямокутний трикутник АCD, який називають трикутником напруг. Зверніть увагу, що горизонтальний катет AD даного трикутника в прийнятому масштабі дорівнює сумі спадів напруг S U _a на активних елементах кола, а катет DC – на реактивних, в даному випадку індуктивному, тобто U _р = U _L.

5.3.3. Дослід 3 (рис.3.2, в). Вектори І _к та U ₁ побудуйте так, як у п.5.3.1. Потім, врахувавши, що вектор спаду напруги на конденсаторі відстає від вектора струму за фазою на кут -90°, з точки В під кутом 90° відкладають вниз відрізок ВС, що відповідає в прийнятому масштабі спаду напруги U _С на конденсаторі. З’єднавши точки А і С, одержимо вектор загального спаду напруги U _к в колі. Зверніть увагу, що трикутник АВС є трикутником напруг для випадку активно-ємнісного навантаження.

5.3.4. Дослід 4 (рис.3.2, г). Вектори І _к та U ₁ побудуйте так, як у п.5.3.1. Аналогічно п.5.3.3 побудуйте вектор U ₃ = U _С. Потім з точки С аналогічно п.5.3.2 побудуйте методом засічок вектори U ₂ і U _к. Провівши з шуканої точки D перпендикуляр DF до напряму вектора струму, одержите прямокутний трикутник АDF — трикутник напруг для змішаного навантаження кола.

Зверніть увагу, що в загальному випадку катет AF даного трикутника в прийнятому масштабі дорівнює сумі спадів напруг S U _a на активних елементах кола, а катет FD – на реактивних і в даному разі є різницею векторів спадів напруг на індуктивних та ємнісних опорах, тобто U _р = å U _L - å U _С.

Дата добавления: 2017-01-14