Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ёлектрической цепи синусоидального тока. 1. »сследовать электрическое состо€ние линейной неразветвленной цепи синусоидального тока при различных приемниках




 

÷ель работы:

1. »сследовать электрическое состо€ние линейной неразветвленной цепи синусоидального тока при различных приемниках.

2. Ёкспериментально проверить условие, при котором наблюдаетс€ резонанс напр€жений. ќпределить добротность цепи.

3. ѕо опытным данным построить векторные диаграммы напр€жений и тока. –ассчитать параметры отдельных элементов электрической цепи.

 

ќсновные теоретические положени€

 

ѕри расчете неразветвленной электрической цепи синусоидального тока с последовательно соединенными приемниками, например катушкой индуктивности и конденсатором, характеризуемых параметрами Rк, L и (рис.1), исход€т из уравнени€ второго закона  ирхгофа дл€ мгновенных значений напр€жений: u = u+uL+uC.

 

–ис.1

≈сли к цепи приложено напр€жение

u = Um sin (wt + yu) = Umsin wt,

то мгновенный ток становитс€ равным

i = Im sin (wt + yi) = I sin (wt + yi),

где Im и I = - соответственно амплитудное и действующее значени€ тока.

–асчет в цеп€х переменного тока производ€т символическим методом по действующим значени€м тока и напр€жени€.

 

¬ комплексной форме

;

(Rк + jXL) - jXC = [ Rк+ j (XL - XC)] = (Rк + jX) =

= Z = Ze jj ,

где XL = wL = 2 pfL - индуктивное сопротивление катушки;

XC = 1 /wC = 1/ 2 pfC - емкостное сопротивление;

X = XL - XC - реактивное сопротивление цепи;

Z к = Rк + jXL = Zкe jjк - комплексное сопротивление катушки индуктивности;

Z = R + jX = Ze jj - комплексное сопротивление цепи;

Z = - модуль комплексного сопротивлени€, представл€ющий полное сопротивление неразветвленной цепи;

j = yu - yi = arctg (X/ Rк) - угол сдвига фаз между напр€жением и током, определ€емый из треугольника сопротивлений цепи.

»з предыдущего уравнени€ комплекс тока равен:

= .

ћодуль комплексного тока I определ€ет действующее значение тока в цепи: I = .

¬ зависимости от соотношени€ XL и XC полное сопротивление цепи Z может носить активно-индуктивный (XL > XC), активно-емкостный (XL< XC) или чисто активный (XL = XC) характер. ¬екторные диаграммы напр€жений при различных нагрузках приведены на рис.2.

ѕон€ти€ мгновенной, активной, реактивной, полной мощностей, соотношений между ними описаны в лабораторной работе є 5.

¬ неразветвленной цепи (рис.1) активна€ мощность P = UI cos j = UI = =RкI 2 = Pк выдел€етс€ на активном сопротивлении катушки. ѕри взаимной компенсации напр€жений UL и UC (рис.2, б) имеет место резонанс напр€жений.

”словием резонанса напр€жений €вл€етс€ равенство реактивных сопротивлений: 2 pf 0 L = .

XL > XC; j > 0 XL = XC; j = 0 XL< XC; j < 0

а б в

–ис.2

»з услови€ резонанса напр€жений определ€етс€ резонансна€ частота:

f 0 = .

ѕри резонансе напр€жений полное сопротивление цепи Z = Rк, действующее значение тока (I 0 = U/ Rк) достигает наибольшего значени€, сдвиг по фазе между током и напр€жением отсутствует: j = 0, цепь носит чисто активный характер, из сети потребл€етс€ только активна€ мощность P = UI 0 , она максимальна.

≈сли R< XL 0 и R< X 0 , то при резонансе действующие напр€жени€ на реактивных элементах, равные:

UL 0 = XL 0 I 0 = (XL 0 / Rк) U; UC 0 = XC 0 I 0 = (X 0 / Rк) U,

превышают приложенное напр€жение U. Ёто превышение напр€жений (UL 0 = =UC 0 ), по сравнению с U, характеризует добротность цепи q:

q = UL 0 / U = U 0 / U = XL 0 / Rк = X 0 / Rк.

–еактивное сопротивление при резонансной частоте называют волновым или характеристическим сопротивлением цепи:

Zв = 2 pf 0 L = 1/ 2 pf 0 C = .

ƒобитьс€ резонанса напр€жений в цепи, как следует из услови€ резонанса, можно изменением параметров цепи L, C, частоты f.

 

ќписание установки

Ёкспериментальное исследование линейной неразветвленной электрической цепи выполн€ют на установке, электрическа€ схема которой приведена на рис.3.

ѕитание цепи осуществл€етс€ через понижающий трансформатор.  лем- мы трансформатора через пакетный переключатель подсоедин€ютс€ к фазе напр€жени€ трехфазной сети.

–ис.3

√оризонтальное положение руко€тки пакетного переключател€ соответствует выключенному состо€нию. Ќапр€жение вторичной обмотки трансформатора подаетс€ на исследуемую цепь (клеммы аx). ”становка состоит из пакетного переключател€, понижающего лабораторного автотрансформатора, двух индуктивных катушек, добавочного резистора R, батареи конденсаторов. «а исключением вольтметра V 1, в установке применены приборы настольного исполнени€. ¬ольтметр V 1предназначен дл€ измерени€ напр€жени€ на входных клеммах исследуемой цепи. ћногопредельный вольтметр V 2 служит дл€ измерени€ напр€жени€ на катушке индуктивности и конденсатора. ¬аттметр и амперметр предназначены дл€ измерени€ активной мощности и тока.

ѕор€док выполнени€ работы

1. ќзнакомитьс€ с приборами и оборудованием экспериментальной установки и записать технические характеристики в отчет.

2. —обрать цепь из двух последовательно соединенных катушек индуктивности и батареи конденсаторов. »змен€€ емкость батареи конденсаторов, добитьс€ резонанса напр€жений, при котором ток достигает максимального значени€ и активна€ мощность P = S = UI. «афиксировать резонансную мощность.

3. ѕроизвести опыты, измен€€ емкость от 0 до р (3Е4 опыта) и в таких же пределах выше р (3Е4 опыта). ¬близи резонансной емкости измерени€ делать чаще. ƒанные измерений занести в табл. 1.

4. ѕроизвести необходимые вычислени€. ”читыва€, что параметры катушек не измен€лись, достаточно их рассчитать один раз.

 

ѕри резонансе определить добротность цепи и данные занести в табл.1. “аблица 1

є ƒанные наблюдений –езультаты вычислений
  —, мк‘ U, ¬ I, ј ј –, ¬т Uк, B Uс, B S, ¬ј Q, ¬јр cosj Z, Rк , ќм Xк, ќм Xc, ќм X, ќм q
1¸9                                      

 

5. ”меньшить индуктивность цепи. ƒл€ этого отключить вторую катушку с Rкz,Lкz, замкнув ее перемычкой накоротко. »змен€€ емкость батареи конденсаторов, снова найти р, при которой в цепи возникает резонанс напр€жений. ѕроизвести измерени€ аналогично п.3, данные занести в табл. 2.

“аблица 2

є ƒанные наблюдений ¬ычислено
—, мк‘ U, ¬ I, ј –, ¬т Uк, ¬ Uc, ¬ Z Rк 1 Xк 1 q
1:9                      

6. ѕо данным табл. 2 рассчитать параметры катушки Xк 1, R к 1, добротность цепи q. “ак как параметры катушки не измен€ютс€, достаточно рассчитать их один раз, например при резонансе напр€жений. «аписать формулу дл€ определени€ резонансной емкости Cрез. ќбъ€снить изменение Cрез в п.3 и п.5.

7. ѕо данным табл. 1 и 2 дл€ исследуемой цепи построить на одном графике дл€ каждой зависимости Uк, Uc, I от емкости батареи конденсаторов. ѕо расчетным данным табл. 1 построить зависимости S, cos j на одном графике от величины емкости батареи конденсаторов. —делать выводы о вли€нии частоты питающей сети и емкости на определ€емые параметры. —равнить теоретические кривые и полученные на основании экспериментальных данных.

8. ѕостроить в масштабе по опытным данным табл. 1 векторные диаграммы напр€жений и тока дл€ трех состо€ний цепи: до резонанса, при резонансе и после резонанса.

”казание. ѕри построении векторной диаграммы напр€жений (см. рис.2) вектор тока совмещают с действительным направлением оси + I комплексной плоскости. Ќапр€жение на катушке опережает ток на угол jк, определ€емый параметрами катушки индуктивности:

 

Zк = ; Rк = ; Xк = ; jк = arccos .

ƒл€ построени€ вектора необходимо определить угол jк или составл€ющие напр€жени€ катушки: активную U = Rк I, совпадающую с током, и индуктивную U = XI, опережающую ток на угол p /2. —двиг по фазе между током и напр€жением на конденсаторе jc = - p /2. ќбратить внимание, что при резонансе > , так как лишь индуктивна€ составл€юща€ напр€жени€ катушки равна напр€жению на конденсаторе: UL = Uc.

 

¬опросы дл€ самоконтрол€

1. ќт каких величин зависит значение угла сдвига фаз между напр€жением и током?

2. „то называетс€ индуктивным и емкостным сопротивлени€ми, от чего они завис€т?

3.  аким способом можно измерить величины индуктивности и емкости реактивных приемников?

4. ќт каких величин зависит полное сопротивление электрической цепи?

5.  ак рассчитать действующее значение тока в неразветвленной части цепи с приемниками, характеризуемыми сосредоточенными параметрами R, L и ?

6.  аково условие резонанса напр€жений?

7.  ак определ€етс€ резонансна€ частота, резонансна€ емкость?

8. ƒать пон€тие добротности контура.

9.  ак рассчитывают активную, реактивную и полную мощность в линейной электрической цепи синусоидального тока?

10. ƒл€ последовательной цепи, состо€щей из R, L и при посто€нном значении действующего напр€жени€ на зажимах цепи вывести и проанализировать зависимости I, Uк, Uс , S от емкости и частоты генератора f.

11.  ак по известным параметрам R, L, C определить напр€жени€ на отдельных элементах и участках цепи и построить векторные диаграммы напр€жений?

—писок литературы

1. Ёлектротехника / ѕод ред. ¬. √. √ерасимова. Ц ћ.: ¬ысша€ школа, 1985. Ц

—. 68-73, 81-86.

2.  асаткин ј. —., Ќемцов ћ. ¬. Ёлектротехника. Ц ћ.: Ёнергоатомиздат, 1983. Ц

—. 57-84, 94-97.

3. »ванов ј.ј. Ёлектротехника: Ћабораторные работы. Ц  иев: ¬ища школа, 1976. Ц —. 60-67.

3. Ѕессонов Ћ. ј. “еоретические основы электротехники. Ц ћ.: ¬ысша€ школа,

1984. Ц —. 76-93, 95-96.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-09-20; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2014 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќаглость Ц это ругатьс€ с преподавателем по поводу четверки, хот€ перед экзаменом уверен, что не знаешь даже на два. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

826 - | 611 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.028 с.