Параллельное соединение катушки и батареи конденсаторов

Цель работы: изучение сущности процессов, при которых включение конденсаторов параллельно потребителю, обладающему индуктивностью, приводит к повышению коэффициента мощности электроустановки.

Работа выполняется на универсальном стенде, в которомустановлены необходимыеприборы, в соответствии со схемой.

Многочисленные потребители электроэнергии при переменном токе – электродвигатели и различные трансформаторы – характеризуются вследствие индуктивности их обмоток наличием реактивной мощности и сдвигом фаз между током и напряжением. Полная мощность, передаваемая этим электроприемником, состоит из двух составляющих: активной мощности, преобразуемой в теплоту механическую энергию, и реактивной мощности, пульсирующей между генератором и потребителем. Доля активной в составе полной мощности характеризуется мощности электроустановки:

Чем меньше реактивная мощность, тем выше коэффициент мощности. Снижение реактивной мощности в электрических системах снабжения энергией возможно методом компенсации ее реактивной мощностью при опережающем токе, возникающей в цепи конденсаторов. По формуле , ток в цепи будет уменьшаться за счет увеличения при постоянных значениях P и U. Уменьшение силы тока во всех звеньях системы электроснабжения (линии электропередачи, обмотки генераторов и трансформаторов) обозначает уменьшение потерь напряжения в них и потерь мощности на нагревание проводов. Таким образом, повышение коэффициента мощности подключением батарей статистических конденсаторов имеет важное технико-экономическое значение.

Порядок выполнения работы:

1. Записать технические данные приборов в таблицу:

№ п/п	Наименование приборов	Тип	Система	Номинальное значение	Класс точности	Постоянная
1.	Вольтметр
2.	Миллиамперметр
3.	Миллиамперметр
5.	Вольтметр

Рис.13Схема разветвленной цепи переменного тока

 

1. Перерисовать со стенда принципиальную электрическую схему работы.

2. При отключенных конденсаторах произвести измерение тока и напряжения в катушке индуктивности. Данные измерений записать в таблицу.

3. При включенной катушке произвести измерения перечисленных величин при различных значениях емкостей конденсаторов С1,С2,С3. Результаты измерений записать в таблицу.

4. Отключив катушку, произвести измерения при различных значениях емкостей конденсаторов.

№ №

Данные измерений

Данные расчетов

Ik MA

I0 MA

Iобщ MA.

U В

Cos общ

Xc Ом

C мкф

QL вар

Qc вар

XL Ом

rk Ом

Qoб вар

Zk Ом

S ВА

1. 2. . 7.

Ом

5. По данным измерений и расчетов построить векторные диаграммы для всех случаев измерений.

6. Построить график зависимости тока в цепи питания/ до разветвления/ и cos от величины емкостного тока.

7. Рассчитать, какова должна быть емкость батареи конденсаторов, чтобы в цепи наступил резонанс токов и cos установки был равен единице.

8. Ответить на следующие контрольные вопросы:

1.Как определяется величина тока в цепи до разветвления при параллельном соединении индукционной катушки и батареи конденсаторов?

2.Что такое резонанс токов и при каких условиях он наступает?

3.Какое практическое значение имеет повышение коэффициента мощности в электроустановках переменного тока?

Указания к выполнению работы:

1. Основные формулы для расчетов:

· – емкостное сопротивление

· (мкф) - емкость конденсатора f = 50Гц

· Q_L= UI_Lsin – реактивная мощность катушки

· Qc= UI_c – реактивная мощность конденсатора

· X_L = – индуктивное сопротивление катушки

· R_k= – - активное сопротивление катушки / равна 500 Ом/

· Q= Q_L – Q_c - общая реактивная мощность

При резонансе токов индуктивная составляющая тока катушки I_Lsin равна емкостному току Ic батареи конденсаторов соответственно реактивная составляющая мощности катушки Q_L = Q_c равна реактивной мощности в цепи конденсаторов. По формуле

· =U C определяется величина емкости C=

· Z= - полное сопротивление катушки

· S=U - полная мощность катушки

· Cos = - угол сдвига фаз катушки sin =

· X_L= sin – индуктивное сопротивление катушки

2. Для построения векторной диаграммы надо выбрать масштаб, например,: в 1 см – 1 А и напряжению: в 1 см – 5 В. Построение начинают с вектора напряжения. Под углом ₁ к нему в сторону отставания откладываем в масштабе вектор тока I₁; под углом ₂ в сторону опережения – вектор I₂. Геометрическая сумма этих токов равна току в неразветвленной части цепи.

 

Лабораторная работа № 5