Лабораторная работа №1.«Исследование источников постоянного напряжения и тока» 5
жүктеу/скачать 3,73 Mb.
|
φk = *360 , где Т2 - Т1 – сдвиг осциллограмм напряжения и тока относительно друг друга, Т=20мс – период повторения осциллограмм, Z=UIk, R= Z cos k,XL= Z,Qk= XL 3.6. Рассчитать емкость батареи конденсаторов (компенсирующего устройства), которую необходимо подключить параллельно активно-индуктивному приемнику, чтобы повысить коэффициент мощности как минимум до значения 0,9 (задается преподавателем). Расчетная формула: С= Подключить батарею конденсаторов с рассчитанной или близкой к расчетной емкостью С параллельно активно-индуктивному приемнику, снять показания при том же напряжении и занести их в таблицу 4.2. Таблица 4.2
Qc= -U2ωC , Q= U2 ( 3.7. Включить конденсатор емкостью 2 мкФ. Измерить токи в ветвях с индуктивной катушкой Ik, конденсатором Ic, ток в неразветвленной части цепи I и активную мощность цепи Р. Результаты измерений внести в первую строку табл.4.3. Таблица 4.3.
Постепенно увеличивая емкость конденсаторной батареи, сделать еще 3 замеров по приборам. Третий замер должен соответствовать минимальному току в неразветвленной части цепи, четвертый – максимальной емкости С=10 мкФ. 3.9. По данным табл.4.3 рассчитать для цепи с параллельным соединением индуктивной катушки и конденсатора полную мощность S, реактивную мощность Q, полное сопротивление Z, коэффициент мощности cosφ, разность фаз φнапряжения U и тока I в неразветвленной части цепи. Результаты расчетов внести в таблицу4.4. Таблица 4.4
Расчетныеформулы: S=UI , Р= Scos φ , Q= S 3.11. По данным табл. 4.3.-4.4. построить в одной системе координат графики зависимостей от «С» следующих величин: I, P, Q. 3.12. По данным табл. 4.3.-4.4. построить в одной системе координат графики зависимостей от «С» следующих параметров: Zи φ. 3.13. Построить векторные диаграммы электрической цепи для трех случаев: активно-индуктивный характер цепи; активно-емкостный характер цепи; резонанс токов. 4. Выводы по работе 5. Контрольные вопросы 5.1. Какое явление называется резонансом напряжения? 5.2. Как по показаниям амперметра, вольтметра и ваттметра определить параметры элементов схемы замещения потребителя электрической энергии? 5.3. Изменением каких параметров электрической цепи можно достичь резонанса напряжения? 5.4. Каким образом и почему изменяется ток в цепи при достижении резонанса напряжения? 5.5. Каковы условия наступления резонанса напряжений? 5.6. Что понимается под активной, реактивной и полной мощностью цепи? 5.7. Как рассчитывается коэффициент мощности? 5.8. Что понимается под определением «Добротность контура»? 5.9. Какие элементы электрической цепи переменного тока носят название «активных»? 5.10. Чем определяется величина индуктивного сопротивления? 5.11. Чем определяется величина емкостного сопротивления? 5.12. Как можно определить углы сдвига фаз через проводимости цепи? 5.13. Как можно определить активную составляющую общего тока при параллельном соединении элементов? 5.14. Как можно определить реактивную составляющую общего тока при параллельном соединении элементов? Приложение 4.Теоретические сведения Резонансом называется явление совпадения начальных фаз мгновенных значений синусоидального напряжения и тока на участке электрической цепи, содержащем элементы R, L, С.В состоянии резонанса угол сдвига фаз φ = ψu – ψi = 0. Имеют место следующие выражения: (4.1) (4.2) В линейной электрической цепи режим резонанса можно получить путем изменения частоты f питающего напряжения u(t) или величин параметров элементов R, L, С. В работе исследуют контур с последовательным соединением участков R, L и С (рисунок П.4.1). Рисунок П.4.1. Схема последовательного соединения R, L и C элементов На частоте резонанса ω0 эквивалентное реактивное сопротивление Откуда (4.3) Величина имеет размерность сопротивления и носит название волнового (характеристического) сопротивления контура. Резонансные свойства контура характеризует добротность (4.4) При резонансе напряжение на входе контура U=UR0.Добротность Qпоказывает, во сколько раз напряжения на реактивных элементах UL0 = UC0отличается от напряжения U. Такой резонанс называют резонансом напряжений. Ток при резонансе достигает наибольшего значения Зависимости (4.5) называются частотными характеристиками цепи (контура). Зависимость называется фазочастотной характеристикой цепи (контура). Зависимости от частоты действующих значений тока I(f) и напряжений UR(f), UL(f). UC(f) называются амплитудно-частными характеристиками (АЧХ). Диапазон частот, при которых выполняется отношение, называется полосой пропускания (4.6) Записанное выше отношение выполняется точно на частотах f1и f2 , где |X(f)| = R. На частоте f1 меньше f0угол сдвига фаз φ(f1)=-45°, на частоте f2 больше f0 φ(f2) =+45°. Частоты f1и f2 называются нижней и верхней граничной частотой полосы пропускания. Выполнение условий φ(f1)=-45°и φ(f2)=+45° позволяют экспериментально определить граничные частоты, поэтому полосу пропускания можно определить по фазочастотной характеристике. Значения граничных частот определяются выражением ±1) Избирательные частотные свойства контура характеризуются полосой пропускания . В работе исследуются резонансные характеристики в цепи по схеме рисунок П.4.2. Резонансными характеристиками называют зависимости от величины емкости C действующих значений тока и напряжений: Также к резонансным характеристикам относятся зависимости активной , мощностей и угла сдвига фаз Резонанс в цепи (рисунок П.4.2.) достигается изменением величины емкости C конденсатора. При резонансе эквивалентное реактивное сопротивление цепи (4.8) Тогда резонансная емкость Рисунок П.4.2 Напряжение на ВХОДе цепи В цепи имеет место резонанс напряжений Отношение (4.9) определяет добротность контура. Резонансные явления в цепи со схемой замещения рис.П.4.3. Резонанс достигается изменением частоты f синусоидального напряжения Комплексная проводимость цепи (4.10) На частоте резонанса ω0 эквивалентная реактивная проводимость цепи В0=0. Получаем: или , где – волновое сопротивление контура. Тогда резонансная частота или . (4.11) При резонансе комплексная проводимость Реактивное сопротивление , тогда . В цепи возникает резонанс токов. Ток при резонансе . Реактивные проводимости катушки и конденсатора равны. Реактивные составляющие токов в ветвях катушки и конденсатора: . Рисунок П.4.3 – Схема замещения При выполнении условия реактивные токи могут существенно превышать ток . Добротность контура . Зависимостипроводимостей угла сдвига фаз - называются частотными характеристиками цепи. Зависимости от частоты действующих значений токов их активных и реактивных составляющих называют резонансными характеристиками. жүктеу/скачать 3,73 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||