Рабочее задание. 1. Собрать электрическую цепь, изображенную на рис

1. Собрать электрическую цепь, изображенную на рис. 11. В первую ветвь включаются последовательно одна секция лампового реостата с сопротивлением и батарея конденсаторов с емкостным сопротивлением . Во вторую – катушка индуктивности с подвижным ферромагнитным сердечником и последовательным соединением всех трех обмоток, ее образующих. Катушка в целом обладает активным и индуктивным сопротивлениями. Ветви соединены параллельно и подключены к источнику электрической энергии с действующим значением напряжения , равным 220 В (данное напряжение берется с зажимов А и В или В и С, или А и С трехфазного источника электрической энергии).

2. Записать паспортные данные электроизмерительных приборов.

3. Ферромагнитный сердечник катушки установить в положение, при котором ее индуктивность будет наибольшей по величине.

 

Рис. 11

4. Включить схему под напряжение и исследовать влияние величины индуктивности катушки на параметры цепи, измеряемые приборами. Для этого, выдвигая сердечник, т.е. уменьшая величину индуктивности, проделать семь опытов, три из которых соответствуют области до резонанса, один – в околорезонансной области с минимальным значением тока источника электрической энергии, три – в области после резонанса. Данные, полученные при проведении опытов, занести в табл. 5.

Таблица 5

Номер опыта
В	А	Кол-во дел.	Вт

5. По результатам опытов вычислить величины, входящие в табл. 6.

Таблица 6

Номер опыта

Вт

ВА

ВАр

о.е.

ВА

ВАр

о.е.

Ом

Вт

ВА

о.е.

Гн

Формулы для расчета

; ; ; ;

; ; ; ;

; ; ; .

6. Используя данные табл. 5 и табл. 6 рассчитать активные и реактивные составляющие токов всех ветвей.

Расчетные формулы

; ; ; ;

; .

Данные расчета занести в табл. 7. В эту же таблицу перенести численные значения индуктивности из табл. 6.

Таблица 7

Номер опыта
Гн	А

7. Построить в общей системе координат зависимости , , , как функции от .

8. Построить в масштабе три векторные диаграммы, одна из которых соответствует условию , вторая , третья . На каждой диаграмме должны быть изображены векторы напряжения , токов , , , , , , , , , а также углы , , , значения которых рассчитываются через косинусы этих углов посредством отыскания функции arccos.

9. Проанализировать полученные зависимости и векторные диаграммы и сделать выводы по работе, которые должны отражать особенности физических процессов в цепи с параллельным соединением ветвей, содержащих индуктивные и емкостные элементы.

10. Студенты ряда специальностей (по указанию преподавателя) дополнительно к п.п. 1-9 по данным табл. 5, 6, взятым для опытов 2, 4, 6, рассчитывают активные, реактивные и полные проводимости отдельных ветвей, активную, реактивную и полную проводимость параллельного соединения, через которые определяют величины эквивалентных активного, индуктивного, емкостного и полного сопротивлений параллельного соединения.

Формулы для расчета

; ; ; ;

; ; ; ;

; ; ; ;

; ; ; .

Данные расчета заносятся в табл. 8.

Таблица 8

Номер опыта

Сим

Ом

11. С учетом данных табл. 8 нарисовать схемы электрических цепей, эквивалентные исходной электрической цепи (рис. 11). Сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. В каких цепях и при каких условиях может возникнуть резонанс токов?

2. Изменением каких параметров можно достичь резонанса токов в цепи, изображенной на рис. 11.

3. По каким выражениям рассчитываются активные и реактивные составляющие токов ветвей?

4. Напишите формулу резонансной частоты для цепи, представленной на рис. 11.

5. Постройте векторную диаграмму для цепи (рис. 11), если выполняется условие .

6. Для электрических цепей, изображенных на рис. 12, 13, нарисовать графики изменения действующих значений токов во всех ветвях в зависимости от частоты напряжения источника электрической энергии.

Рис. 12

Рис. 13

Рис. 14

7. Определить значение емкостного сопротивления , при котором в цепи (рис. 14) возникает резонанс токов, если Ом, Ом.

8. Построить векторные диаграммы при резонансе токов для цепей, представленных на рис. 12, 13, 14.

9. Для цепей, представленных на рис. 12, 13, 14, написать формулы резонансной частоты, считая известными , и .

10. Приведите примеры практического использования явления резонанса токов в технике.

11. Определите индуктивное сопротивление , если при резонансе токов в цепи (рис. 15) А, А, Ом.

Рис. 15

Рис. 16

 

12. В цепи (рис. 16) резонанс токов. Как изменятся показания приборов и сохранится ли резонанс, если увеличить сопротивление ?