Мета роботи:
засвоїти один із методів підвищення коефіцієнта потужності cosφв електричних колах.
Порядок виконання роботи
Завдання 8.1. Для виконання вимірювань взяти необхідні прилади та їх технічні дані занести до табл. 8.1.
Таблиця 8.1
| № п/п | Прилад | Клас точності | Межа вимірювання | Ціна поділки | Вид вимірювання |
| Вольтметр | 300 В | ||||
| Амперметр | 0,25 А; 0,5 А | ||||
| Ватметр | 300 В∙ 0,5 А |
Дослідити коло, що складається з однофазного трансформатора Tр, та підключених до його первинного кола конденсаторів, ємність С яких впливає на зміну величини cosφ. Для дослідження впливу ємності С на cosφ скласти схему, зображену на рис. 8.1.
рис. 8.1
Підключити схему до джерела живлення і зняти покази приладів у двох режимах:
1 - холостий хід трансформатора ( Rн=∞) при відключеній ємності (С = 0), а також при C = 2*10-6 Ф;
2 - робота трансформатора при навантаженні (Rн вибрати, враховуючи паспортні дані однофазного трансформатора) при C = 0 та C = 2*10-6 Ф.
Результати вимірювань занести до табл. 8.2, враховуючи, що при С = 0 сили струмів I та I1 однакові, тобто І=І1.
Таблиця 8.2
| Режим роботи | Виміряно | Обчислено | |||||||
| С, Ф | U, В | Р, Вт | І, А | І1, А | ІС, А | S, В∙А | cosφ | φ, град | |
| Холостий хід (Rн=∞) | |||||||||
| 2∙10-6 | |||||||||
| Режим навантаження | |||||||||
| 2∙10-6 |
Обчислюємо:
,
де f = 50 Гц; S = U∙I; 
.
Завдання 8.2. Вивчити зміни загального струму I кола та коефіцієнта потужності cosφ залежно від зміни ємності С.
Виміряти за раніше встановленим значенням Rн. Результати вимірювань занести до табл. 8.3.
Таблиця 8.3
| Виміряно | С, Ф | ||||||||
| Р, Вт | |||||||||
| І, А | |||||||||
| Обчислено | S, В∙А | ||||||||
| cosφ |
Обчислюючи потужність S, значення напруги U взяти з табл. 8.2.
Завдання 8.3. За даними табл. 8.2 побудувати в масштабі дві векторні діаграми струмів і напруг для двох режимів.
За даними табл. 8.3 на сумісному графіку побудувати залежності I=f(C), cosφ=f(C).
Завдання 8.4. Записати в звіт висновки про виконану роботу.
Контрольні питання
1. Що таке коефіцієнт потужності?
2. В яких межах змінюється кут φ?
3. Для чого необхідно підвищувати значення cosφ?
4. При якому навантаженні кут φ = 0?
5. При якому навантаженні кут φ = 90°, а вектор I відстає від вектора U?
6. При якому навантаженні кут φ= 90°, а вектор I випереджає вектор U?
7. За якими виразами можна обчислити cosφ?
8. Як підвищення cosφ впливає на повну потужність, S?
9. Як підвищення cosφ впливає на реактивну потужність Q?
10. Як підвищення cosφ впливає на активну потужність Р?
Лабораторна робота № 9
ДОСЛІДЖЕННЯ ЧОТИРИПОЛЮСНИКА
Мета роботи:
- дослідити чотириполюсник.
- визначити його комплексні сталі значення величин A,B,C,D і значення параметрів Т -подібної схеми заміщення чотириполюсника.
Порядок виконання роботи
Завдання 9.1. Для виконання вимірювань взяти необхідні прилади та занести їх технічні дані до табл. 9.1.
Таблиця 9.1
| № п/п | Прилад | Клас точності | Межа вимірювання | Ціна поділки | Вид вимірювання |
| Вольтметр | 300 В | ||||
| Амперметр | 0,25 А; 0,5 А | ||||
| Ватметр | 300 В∙ 0,5 А |
Для визначення комплексних сталих значень величин A, B, C, D чотириполюсника необхідно виконати три досліди:
-прямого холостого ходу (ПХХ);
-прямого короткого замикання (ПКЗ);
-зворотного холостого ходу (ЗХХ).
Досліди проводити при включених тумблерах Z1, Z2, С, що забезпечують несиметричні параметри чотириполюсника. Для проведення дослідів скласти схему згідно з рис. 9.1.
Дослід ПХХ
У схемі (див. рис. 9.1) провідником з'єднати клеми а, А (пунктир 1). У результаті буде отримано принципову схему досліду ПХХ (рис. 9.2). Ввімкнути живлення робочої схеми і виміряні величини занести до табл. 9.2.
рис. 9.1
Таблиця 9.2
| Дослід | Виміряно | Обчислено | ||||||
| ПХХ | UIX=UAC B | IIX=IA A | PIX Bт | SIX B*A | сosφIX | φIX град | ZIX Ом | Z IX Ом |
| ПКЗ | U1К=UAC B | I1К=IA A | PIК Bт | S1К B*A | сosφ1К | φ1К град | Z1К Ом | Z 1К Ом |
| ЗХХ | U2X=UВC B | I2X=IВ A | P2X Bт | S2X B*A | сosφ2X | φ2X град | Z2X Ом | Z 2X Ом |
рис. 9.2
Дослід ПКЗ
У схемі, зображеній на рис. 9.1, залишити провідник, що зʹєднує клеми А і а (пунктир 1)і додатково зʹєднати провідником клеми В і С (пунктир 2). Принципову схему досліду ПКЗ зображено на рис. 9.3. Ввімкнути живлення робочої схеми, виконати вимірювання.
Результати вимірювань занести до табл. 9.2.
рис.9.3
Дослід ЗХХ
У схемі, зображеній на рис. 9.1, з'єднати провідником клеми А і а /пунктир 1/. Принципову схему досліду ЗХХ показано на рис. 9.4. Ввімкнути живлення робочої схеми, виконати вимірювання.
Результати вимірювань занести до табл. 9.2.
рис.9.4
Обчислити:
.
У результаті обробки даних трьох дослідів знайдені комплексні опори ZIX, Z1К, Z2X через які виражаються комплексні коефіцієнти A,B,C,D рівнянь чотириполюсника.
;
.
Коефіцієнти A,B,C,D пов’язані співвідношеннями
;
Обчислити комплексні коефіцієнти A,B,C,D і результати обчислень занести до табл. 9.3.
Таблиця 9.3
| A | B | C | D | A∙D | B∙C |
Правильність значень коефіцієнтів перевіряється співвідношенням:
.
Завдання 9.2. Визначити параметри Z-форми T-подібної схеми /рис. 9.2/ заміщення чотириполюсника, які з величинами A,B,C,D пов’язані залежностями:
Завдання 9.3. Записати у звіт висновки про виконану роботу.
Контрольні питання
1. Що таке чотириполюсник?
2. Який чотириполюсник є пасивним?
3. Який чотириполюсник є активним?
4. Записати основну форму рівнянь чотириполюсника.
5. Зобразити T -подібну схему заміщення чотириполюсника.
6. Зобразити П -подібну схему заміщення чотириполюсника.
7. Записати Z -форму рівнянь чотириполюсника.
8. Який існує звʹязок між добутками AD та BС?
9. Які зʹєднання треба зробити в схемі рис. 9.1, щоб одержати принципові схеми дослідів ПХХ та ПКЗ?
10. Які зʹєднання треба зробити в схемі рис. 9.1, щоб одержати принципову схему досліду ЗХХ?
Лабораторна робота № 10
ДОСЛІДЖЕННЯ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Мета роботи:
- вивчити конструкцію, принцип дії і методи випробування трансформатора.
- навчитися визначати параметри спрощеної еквівалентної схеми заміщення і будувати векторні діаграми трансформатора.
Порядок виконання роботи
Завдання 10.1. Ознайомитися з будовою трансформатора та записати його паспортні дані в табл. 10.1.
Таблиця 10.1
| S1 НОМ., В∙А | U1 НОМ., В | U2 НОМ., В | I1 НОМ., А | I2 НОМ., А |
Для проведення дослідів вибрати необхідні прилади та їх технічні дані занести до табл. 10.2.
Таблиця 10.2
| № п/п | Прилад | Клас точності | Межа вимірювання | Ціна поділки | Вид вимірювання |
| Вольтметр V1 | 300 В | ||||
| Вольтметр V2 | 75 B | ||||
| Вольтметр V3 | 15 В | ||||
| Амперметр A1 | 0,25 А | ||||
| Амперметр A2 | 2 А | ||||
| Амперметр A3 | 10 А | ||||
| Ватметр W1 | 300 В∙0,5 А | ||||
| Ватметр W2 | 30 В∙1 А |
Завдання 10.2. Провести дослід холостого ходу трансформатора. Виміряти напругу холостого ходу вторинної обмотки U2о, силу струму холостого ходу І0 потужність втрат у сталі Р0. Обчислити значення параметрів z0, r0, х0 спрощеної еквівалентної схеми заміщення трансформатора, а також коефіцієнт трансформації KU та значення cosφ0.
Для проведення досліду скласти схему, зображену на рис. 10.1, підключити до неї живлення і автотрансформатором встановити номінальну напругу на первинній обмотці трансформатора Uном= 220 В. Виконати вимірювання та їх результати занести до табл. 10.3.
Таблиця 10.3
| Виміряно | Обчислено | ||||||||
| U1НОМ, В | U2 0, В | I0, А | P0, Вт | Z0, Ом | r0, Ом | X0, Ом | KU | сosφ0 | φ0, град |
Значення величин знайти за цими формулами:
.
Накреслити послідовну спрощену схему заміщення х.х. трансформатора.
рис. 10.1
Завдання 10.3. Провести дослід короткого замикання трансформатора. Виміряти напругу короткого замикання трансформатора U1K, втрати у міді Рк. Обчислити значення параметрів спрощеної еквівалентної схеми заміщення трансформатора zK, rK,,хK, коефіцієнт трансформації KI, значення cosφK, а також напругу короткого замикання.
Встановити автотрансформатор в нульове положення і підключити живлення до схеми. Далі, регулюючи автотрансформатором напругу живлення, встановити в первинній обмотці трансформатора номінальний струм. Виміряти показники та результати записати до табл. 10.4.
Таблиця 10.4
| Виміряно | Обчислено | |||||||||
| I1н, А | U1к, В | I2к, А | Pк, Вт | Zк, Ом | rк, Ом | Xк, Ом | KU, % | сosφк | φк, град | KI, % |
Значення величин знайти за цими формулами:
Накреслити спрощену схему заміщення КЗ трансформатора.
рис. 10.2
Завдання 10.4. Скласти Г -подібну спрощену еквівалентну схему заміщення трансформатора, вказати на ній параметри трансформатора та місце підключення навантаження.
Завдання 10.5. Записати у звіт висновки про виконану роботу.
Контрольні питання
1.В якому режимі роботи трансформатора визначаються втрати в сталі?
2. В якому режимі роботи трансформатора визначаються втрати в міді?.
3. В якому режимі та як визначається коефіцієнт трансформації за напругою?
4. В якому режимі та як визначається коефіцієнт трансформації за струмом?
5. Схематично зобразити однофазний трансформатор і пояснити принцип його роботи.
6. Які втрати в трансформаторі залежать від навантаження, а які -ні?.
7. Як обчислюються значення параметрів r0,х0 еквівалентної. схеми заміщення трансформатора? Що вони відбивають?
8. Як обчислюються значення параметрів rK,хK еквівалентної схеми заміщення трансформатора? Що вони відбивають?
9. Як обчислюються значення параметрів z0,zK схеми заміщення трансформатора? Що вони відбивають?
10. Як визначається ККД трансформатора?
Лабораторна робота № 11.
ОЗНАЙОМЛЕННЯ З ЛАБОРАТОРНИМ СТЕНДОМ, ЛАБОРАТОРНИМИ ПРИЛАДАМИ ТА ПРАВИЛАМИ РОБОТИ У ЛАБОРАТОРІЇ ЕЛЕКТРОНІКИ. ВИМІРЮВАННЯ НАПРУГ, ЩО НАДХОДЯТЬ НА БЛОК ЖИВЛЕННЯ СТЕНДА.
Мета роботи:
1. Ознайомитися з технікою безпеки, будовою стендів, апаратурою та електронними приладами.
2. Придбати практичні навички налаштування й роботи з вольтметром АВО-5М і універсальним вольтметром В 7-16.
ОПИС ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ
Ампервольтметр АВО-5М призначений для вимірювання змінних і постійних напруг, струмів, а також активних опорів. На панелі приладів є два перемикачі, за допомогою яких установлюються вид вимірювання (− ~) і межі вимірювання.
По першій шкалі вгорі приладу при наявності батарейки живлення можна вимірювати активних опори. По другий і третій шкалі відповідно виміряються постійні й змінні напруги та струми.
Вольтметр універсальний В 7-16 призначений для автоматичного
вимірювання:
- напруги постійного струму;
- напруги змінного струму;
- активних опорів.
На панелі приладу встановлені два перемикачі, за допомогою яких установлюються вид вимірювання 
і межі вимірювання. Крім того, дві ручки ▼, ►0◄ для калібрування приладу. Калібрувати прилад необхідно у такий спосіб. Встановити ручку «ВР.ИНД» у крайнє ліве положення до упору проти годинникової стрілки.
Встановити перемикач «РОД РОБОТИ» в положення «►0◄» (установка нуля) і ручкою «►0◄» (установка нуля «плавно») установити на індикаторному табло показання «0000» з рівновірогідною зміною знаку полярності.
Встановити перемикач «РОД РОБОТИ» в положення «►▼◄» (калібрування) і ручкою «►▼◄» (установка калібрування «плавно») встановити на індикаторному табло показник, рівний значенню, зазначеному на шильдику приладу.
