Проведение эксперимента и обработка результатов

1 Собрать цепь с параллельным включением катушки индуктивности и активного сопротивления (рис. 35), выполнить измерение токов и напряжений, данные измерений занести в таблицу 18.

Рисунок 35 – Схема электрической цепи с параллельным включением катушки и активного сопротивления

По результатам измерений вычислить активные и реактивные составляющие проводимостей и токов для каждой ветви и для всей цепи, построить векторную диаграмму токов и напряжений, а также треугольники проводимостей катушки и всей цепи.

Таблица 18 – Таблица экспериментальных данных и определяемых

величин к первому пункту эксперимента

№	Измерено	Вычислено
U, B	I, A	I_К_, A	I_R, A	Z, Ом	g_k, См	g_R, Cм	g, См	у, Ом

Продолжение таблицы 18

Вычислено
I_а_К, A	I _а, A	I_р, A	b_k, См	φ_к, град	φ, град	Р, Вт	Q, ВАр	S, ВА

Активные и реактивные составляющие проводимостей катушки можно определить из соотношения, аналогичного тому, которое приводится в предыдущей лабораторной работе для определения активного и реактивного сопротивлений катушки.

I_ak = (7.14)

I_pk = (7.15)

g_k = (7.16)

b_k = (7.17)

По результатам измерений вычислить активные и реактивные составляющие токов в ветвях и во всей цепи, построить векторную диаграмму токов и треугольники проводимостей катушки и всей цепи, как показано на рисунке 34. Оставшиеся величины из графы «Вычислено» можно определить из следующих соотношений:

g_R = (7. 18)

g = g_k+ g_R (7.19)

y = (7.20)

z = (7.21)

φ = arctg = arctg (7.22)

I_a = I_R + I_pk (7.23)

I_p = I_pk (7.24)

Р = U·I·cosφ (7.25)

Q = U·I·sinφ (7.26)

S = U·I (7.27)

2 Собрать цепь с параллельным включением активного сопротивления и конденсатора, как показано на рисунке 36. Измерить токи и напряжения, данные внести в таблицу 19. Вычислить необходимые величины, построить векторную диаграмму токов и напряжений, а также треугольники проводимостей и мощностей.

Рисунок 36 – Схема электрической цепи с параллельным включением конденсатора и активного сопротивления

Таблица 19 – Таблица экспериментальных данных и определяемых

величин ко 2 пункту эксперимента

U, B

I, A

I_R, A

I_C_, A

g_R, Cм

b_C, См

у, Ом

Z, Ом

φ, град

I _а, A

I_р, A

Р, Вт

Q, ВАр

S, ВА

3 Собрать цепь с параллельным включением активного сопротивления, катушек и конденсатора (рис. 37).

Рисунок 37 – Схема электрической цепи с параллельным включением активного сопротивления, катушки и конденсатора

Измерить токи и напряжения для двух режимов цепи: индуктивного (b_L > b_C) и емкостного (b_L < b_C). Для этого рекомендуется, используя переменную емкость, установить в цепи режим резонанса токов или близкий к нему, когда b_L = b_C (по амперметру, включенному в неразветвленную часть цепи, установить минимальное значение тока), затем, изменяя величину емкости, обеспечить режимы индуктивного и емкостного характера нагрузки. Данные экспериментов свести в таблицу 20, просчитать необходимые величины (указанные в таблице) и построить векторные диаграммы токов и напряжений для указанных режимов работы цепи, а также треугольники проводимостей и мощностей для всей цепи.

Таблица 20 – Таблица экспериментальных данных и определяемых

величин к 3 пункту эксперимента

Измерено
Режим работы цепи	U, B	I, A	I_R, A	I_К, A	I_C, A
Резонанс токов

Продолжение таблицы 20

Измерено
Режим работы цепи	U, B	I, A	I_R, A	I_К, A	I_C, A
b_L < b_C
b_L > b_C

Продолжение таблицы 20

Вычислено

Режим работы цепи

g_K, Cм

g_R, Cм

g, Cм

b_K, См

b_C, См

±b, См

у, Ом

Z, Ом

±φ, град

I_аК, A

I_рк, A

I_а, A

Резонанс токов

b_L < b_C

b_L > b_C

Контрольные вопросы

1 Как определяются активные, реактивные и полные проводимости параллельных ветвей? Всей цепи?

2 Как проконтролировать в цепи с параллельным включением катушки, активного сопротивления и конденсатора установившиеся режимы работы цепи с емкостным и индуктивным характером нагрузки?

3 В чем заключается метод проводимостей для расчета параллельных цепей с R, L, C-элементами?

4 Как заменить цепь с параллельным включением катушки, резистора и конденсатора последовательной и параллельной схемой замещения, состоящей только из двух элементов? Как определить параметры такой схемы замещения, если считать известными все величины, изображенные на векторной диаграмме исходной цепи?

Литература

1 Рибалко, М. П. Теоретичні основи електротехніки. Лінійні електричні кола: підручник / М. П. Рибалко, В. О. Єсауленко, В. І. Костенко. – Донецьк: Новий світ, 2003. – C. 93-96.

2 Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник / Л. А. Бессонов. – 10-е изд. – М.: Гардарики, 2002. – С. 100-104. – ISBN 5 – 8297 – 0026 – 3.

Лабораторная работа 7

РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ

Цель работы: экспериментально проверить явление резонанса напряжений, получить практические навыки в построении векторных диаграмм, графиков, частотных характеристик.