1. Исследовать явление резонанса токов в цепи с параллельным соединением катушки индуктивности и конденсатора.
а) Ознакомиться с оборудованием рабочего места и измерительными приборами, используемыми при выполнении работы.
б) Собрать электрическую цепь согласно электрической схеме, представленной на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 — Схема лабораторной установки
В данной электрической схеме использованы электроизмерительные приборы: РА – амперметр Э514 0÷1А;
PV – вольтметр Э365 0÷250 В;
P j — фазометр; PW — ваттметр;
РА1, РА2 – амперметры Э365 0÷2А.
в) При помощи лабораторного автотрансформатора (ЛАТр) установить на входе электрической цепи напряжение U = 100 В и поддерживать его во время опыта неизменным. Не производя записей результатов измерений, убедиться, что при изменении ёмкости конденсатора от нуля до наибольшего возможного значения общий ток сначала убывает, а затем начинает возрастать. Такое же изменение угла j будет при этом наблюдаться на фазометре. Эти явления свидетельствуют о возможности увеличения коэффициента мощности нагрузки, а следовательно, и коэффициента полезного действия цепи путем параллельного подключения конденсатора С к катушке индуктивности, используемой в виде нагрузки.
г) Изменяя соответствующими переключателями на лабораторном стенде величину ёмкости конденсатора исследуемой цепи от 5 мкФ до наибольшего ее значения, произвести не менее пяти измерений. При этом обязательно найти резонанс токов, до резонанса выполнить два измерения и после резонанса осуществить не менее двух измерений. Результаты измерений занести в таблицу 3.1.
Таблица 3.1
| Измерено | Вычислено | |||||||||||
| C, мкФ | U, В | I, A | I 1, A | I 2, A | j, | cosj | S, ВА | P, Вт | Q, ВАр | bC, 
| bL, 
| g,
|
|
|
2. Вычислить величины S, P, Q, bC, bL, g и результаты занести в таблицу 3.1.
При вычислениях можно использовать следующие формулы:
–полная мощность электрической цепи
S = UI;
– активная и реактивная мощности цепи
Р = UI cosj, Q = UI sinj;
– реактивная составляющая проводимости ёмкостной ветви
bC = 
,
активной составляющей проводимости ёмкостной ветви можно практически пренебречь;
– реактивная составляющая проводимости индуктивной ветви bL и активная составляющая проводимости этой ветви g связаны между собой зависимостью:
,
где y 1 — полная проводимость индуктивной ветви.
Отсюда 
.
Значение полной проводимости индуктивной ветви y1 можно определить из очевидной зависимости: y 1 = 
.
Если учесть, что мы пренебрегали активной составляющей проводимости ёмкостной ветви и считаем имеющей активную составляющую проводимости только индуктивную ветвь, появляется возможность воспользоваться равенством:
,
где g — активная составляющая проводимости цепи двух параллельных ветвей.
Дальнейшее определение g 1 не составляет труда, так как известно, что активная составляющая проводимости цепи и активная составляющая потребляемой мощности связаны зависимостью
Р = gU2.
|
|
Отсюда 
.
3. Компенсация реактивной мощности.
а) Отключить конденсаторы, оставив в схеме только активно-индуктивную нагрузку.
б) При помощи лабораторного автотрансформатора (ЛАТр) установить на входе электрической цепи напряжение U = 100 В. Произвести измерения, необходимые для заполнения первой строки таблицы 3.2.
Таблица 3.2.
| Показания приборов и результаты вычислений | U, B | I, A | I 1, A | I 2, A | P, Вт | Q, ВАр | cosj | j | C, мкФ |
| Режим до компенсации | |||||||||
| После компенсации |
в) Вычислить реактивную мощность Q и значение ёмкости конденсатора С, необходимое для ее компенсации до уровня, указанного преподавателем.
г) Набрать на батарее конденсаторов необходимую ёмкость и произвести компенсацию реактивной мощности. Данные внести в таблицу 3.2.
Сравнить результаты измерений, полученные до и после компенсации (включения конденсатора в цепь). Сделать выводы.
4. По результатам проведенных исследований
а) построить векторные диаграммы токов и напряжения, отвечающих дорезонансному, резонансному и послерезонансному режимам цепи;
б) построить графики изменения I, I 1, I 2, cosj в зависимости от изменения ёмкости конденсатора С (построение всех графиков произвести в одной координатной системе);
в) построить векторные диаграммы и треугольники мощностей до и после компенсации реактивной мощности.
Содержание отчета
1. Название и цель работы.
2. Конспективная запись изученного теоретического материала в соответствии с программой работы.
3. Схемы исследований и таблица экспериментальных и расчетных данных.
|
|
4. Векторные диаграммы токов и напряжений.
5. Графики опытных и расчетных зависимостей, полученных в работе.
6. Основные выводы по результатам работы.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4