методичка к практике. Методические_указания_Часть_1_Эл_Цепи (2). Методические указания к лабораторным работам по электротехнике

• Название: Методические указания к лабораторным работам по электротехнике
• Анкор: методичка к практике
• Дата: 22.09.2022
• Размер: 299.48 Kb.
• Имя файла: Методические_указания_Часть_1_Эл_Цепи (2).docx
• Тип: Методические указания; #691433
• страница: 5 из 7

Расчетные формулы

Полное сопротивление цепи



Полное сопротивление катушки



Активное эквивалентное сопротивление катушки



Индуктивное сопротивление катушки



Индуктивность катушки



где

Емкость конденсатора



Активная составляющая тока катушки



Индуктивная составляющая тока катушки



Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать:

- наименование работы и цель работы;

- схему исследуемой цепи;

- таблицы с результатами опытов и вычислений;

- расчетные соотношения;

- графики зависимостей I, I_C, I_K, I_аK, I_L = F(f); z, φ, cosφ = F(f).

- три векторные диаграммы;

- выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. 
   В каких электрических цепях и при каких условиях может возникнуть резонанс токов?
   
2. 
   Изменением каких параметров можно получить резонанс токов в цепи, изображенной на рис. 5.
   
3. 
   По каким выражениям рассчитываются активные и реактивные составляющие токов ветвей?
   
4. 
   Для цепей, представленных на рис. 5 - 6, написать формулы резонансной частоты, считая известными r, L и С.
   
5. 
   Построить векторные диаграммы для цепей (рис. 5 - 6), если выполняется условие I_C < I_L.
   
6. 
   Нарисовать графики изменения действующих значений токов в ветвях цепей (рис. 5 - 6) в зависимости от частоты напряжения источника питания.
   
7. 
   Определить значение емкостного сопротивления , при котором в цепи (рис. 7) возникает резонанс токов, если r = 4 Ом, x_L= 3 Ом.
   
8. 
   Построить векторные диаграммы при резонансе токов для цепей, изображенных на рис. 5 - 6.
   
9. 
   Построить векторные диаграммы для цепей (рис. 5 - 6), если выполняется условие I_C > I_L.
   
10. 
    Приведите примеры практического использования явления резонанса токов в технике.
    

Рис. 5. Рис. 6. Рис. 7.

Работа №4

Исследование цепи с параллельным соединением приемников электрической энергии. Повышение коэффициента мощности.

Цель работы: изучение процессов в электрической цепи с параллельным соединением приемников, повышение коэффициента мощности цепи путем подключения конденсатора параллельно потребителю, построение векторных диаграмм.

Общие сведения

Потребители электрической энергии по своему характеру нагрузки в большинстве случаев являются активно-индуктивными, т.е. потребляют из сети активную и индуктивную мощности. Индуктивная нагрузка потребителя вызывает наличие в токе нагрузки индуктивной составляющей тока I_L, которая вызывает положительный угол сдвига фаз между напряжением и током. Чем больше индуктивная нагрузка, тем больше угол сдвига фаз φ и меньше коэффициент мощности cosφ потребителя. Низкое значение коэффициента мощности вызывает увеличение общего тока цепи и обуславливает увеличение потерь мощности и напряжения в питающей линии. Одним из способов повышения коэффициента мощности цепи является подключение параллельно нагрузке батареи конденсаторов, которое вызывает протекание в цепи емкостного тока I_C. Емкостный реактивный ток конденсатора I_C компенсирует реактивную индуктивную составляющую тока I_L потребителя. Компенсация индуктивной составляющей тока нагрузки приводит к повышению коэффициента мощности cosφ цепи, уменьшению величины общего тока I и, следовательно, к уменьшению потерь напряжении и мощности в линии. Обычно применяется неполная компенсация сдвига фаз, при которой коэффициент мощности достигает значения cosφ ≥ 0,95. Улучшение коэффициента мощности cosφ посредством включения конденсатора называется компенсацией реактивной мощности и является мерой искусственного улучшения коэффициента мощности.

Домашнее задание

1. 
   Изучить теоретический материал «Параллельное соединение элементов в цепи переменного тока». Обратить внимание на коэффициент мощности и способы его повышения для экономичности системы электроснабжения предприятий.
   
2. 
   Подготовить таблицы 2, 4 и 6 для записи опытных данных и ответы на контрольные вопросы к данной работе.
   

Рабочее задание

1. 
   Ознакомиться с лабораторной установкой.
   
2. 
   Собрать электрическую цепь с конденсатором C (рис. 1), используя элемент цепи в соответствии с заданным вариантом (табл. 1). Представить схему для проверки преподавателю.
   

Рис. 1. Электрическая цепь с конденсатором

Таблица 1

№ варианта	1	2	3	4	5
f, Гц	150	200	150	200	150
C	C1-1	C2-1	C2-2	C1-1	C2-1

3. 
   После проверки схемы преподавателем включить источник питания E3, установить значение напряжения питания 10 В.
   

4. 
   Определение режимных параметров цепи.
   

Нажимая кнопку на измерительном приборе PP1 вывести на экран в четвертой строке значение частоты f. Изменяя регулятором частоту f напряжения источника питания, установить значение частоты fв соответствии с вариантом. Снять с прибора PP1 показания напряжения U, тока I_C, мощности P. Затем повторными нажатиями кнопки на приборе PP1 последовательно вывести на экран значения коэффициента мощности cosφ и угла φ. Результаты измерений занести в табл. 2. Выключить источник питания E3.

Таблица 2

Измерено						Рассчитано
f, Гц	U, В	IC, mA	P, Вт	cosφ	φ, град		QC, ВАр	XC, Ом	С, мкФ

5. 
   По результатам измерений вычислить величины, указанные в табл. 2.
   
6. 
   Собрать электрическую цепь (рис. 2) с катушкой индуктивности L, используя элемент цепи в соответствии с заданным вариантом (табл. 3). Представить схему для проверки преподавателю.
   

Таблица 3

№ варианта	1	2	3	4	5
f, Гц	150	200	150	200	150
L	L1

7. 
   После проверки схемы преподавателем включить источник питания E3, установить значение напряжения питания 10 В.
   
8. 
   Определение режимных параметров цепи
   

Нажимая кнопку на измерительном приборе PP1 вывести на экран в четвертой строке значение частоты f. Изменяя регулятором частоту напряжения источника питания, установить значение частоты fв соответствии с вариантом. Снять с прибора PP1 показания напряжения U, тока I_K, мощности P. Затем повторными нажатиями кнопки на приборе PP1 последовательно вывести на экран значения коэффициента мощности cosφ и угла φ. Результаты измерений занести в табл. 4. Выключить источник питания E3.



Рис. 2. Электрическая цепь с катушкой индуктивности

Таблица 4

Измерено

Рассчитано

U

f

IK

φ

P

cosφ

QL

IаК

IL

rК

xL

L

В

Гц

mA

град

Вт

о.е.

ВАр

A

A

Ом

Ом

Гн

9. 
   По результатам измерений вычислить величины, указанные в табл. 4.
   
10. 
    Собрать электрическую цепь с параллельным соединением катушки индуктивности L и конденсатора C (рис. 3), используя элементы цепи в соответствии с заданным вариантом (табл. 5). Представить схему для проверки преподавателю.
    

Таблица 5

№ варианта	1	2	3	4	5
f, Гц	150	200	150	200	150
C	C1-1	C2-1	C2-2	C1-1	C2-1
L	L1

11. 
    После проверки схемы преподавателем включить источник питания E3, установить значение напряжения питания 10 В.
    

Рис. 3. Электрическая цепь при параллельном соединении катушки индуктивности и конденсатора

12. 
    Определение режимных параметров цепи.
    

Нажимая кнопку на измерительном приборе PP1 вывести на экран в четвертой строке значение частоты f. Изменяя регулятором частоту напряжения источника питания, установить значение частоты fв соответствии с вариантом. Снять с измерительного прибора показания напряжения U, тока Iи мощности P. Затем повторными нажатиями кнопки на прибореPP1 последовательно вывести на экран значения коэффициента мощности cosφ и угла φ. С помощью амперметров А в параллельных ветвях измерить токи катушки I_K и конденсатора I_С. Результаты измерений занести в табл. 6. Выключить источник питания E3.

Таблица 6

Измерено

Рассчитано

U

f

I

IK

IС

φ

P

cosφ

Q

QL

QC

C

IL

В

Гц

mA

mA

mA

град

Вт

ВАр

ВАр

ВАр

мкФ

mA

13. 
    По результатам измерений вычислить величины, указанные в табл. 6.
    
14. 
    Теоретически для заданной частоты тока f рассчитать величину емкости C конденсатора, при которой наблюдается полная компенсация реактивной индуктивной мощности катушки - резонанс токов. Для этого принять во внимание равенство индуктивной составляющей тока катушки I_L и тока конденсатора I_С. Рассчитать при этой величине емкости конденсатора все режимные параметры цепи и заполнить вторую строчку в табл. 6.
    
15. 
    Построить для схем исследуемых цепей в масштабе четыре векторные диаграммы напряжения и токов.