Расчетные значения напряжений и сопротивлений
| № | R | X | 
| Z | 
| 
| 
| 
| 
| 
| 
| U |
| Ом | Ом | Ом | Ом | Ом | В | В | В | В | В | В | В | |
| 1 2 3 4 5 |
4.4. Построить векторные диаграммы для каждого пункта табл. 1.3. На векторных диаграммах указать угол 
.
Методические указания к обработке результатов эксперимента
При построении векторных диаграмм по п. 4.4 рабочего задания за исходный вектор следует принять вектор тока 
и направить его по горизонтальной оси. Векторы напряжений проводятся в масштабе 
. Вектор 
совпадает по направлению с вектором тока , вектор 
отстает от вектора тока (повернут по часовой стрелке) на угол 90°, и вектор напряжения 
опережает вектор тока 
(повернут против часовой стрелки) на угол 90°.
Вектор общего напряжения 
находится в результате суммирования векторов в соответствии с уравнением Кирхгофа 
Длина вектора 
определяет значение действующего напряжения на входе цепи 
. Угол между векторами и есть угол .
Контрольные вопросы
1. Какова связь между мгновенными значениями тока и напряжения на активном сопротивлении R, на индуктивности L, на емкости С ?
2. Каков сдвиг фаз напряжения и тока на активном сопротивлении R, на индуктивности L, на емкости С? Сформулируйте и запишите второй закон Кирхгофа в комплексной форме.
3. Запишите закон Ома в комплексной форме и соотношение между действующими значениями напряжения и тока.
|
|
|
4. Запишите выражение комплексного сопротивления и полного сопротивления.
5. В каких пределах может изменяться угол 
электрической цепи ? Что означает 
> 0 и ˂ 0?
6. Объясните построение векторных диаграмм в данной работе.
Лабораторная работа № 2
РЕЗОНАНС ТОКОВ И КОМПЕНСАЦИЯ УГЛА СДВИГА ФАЗ
Цель работы
Исследование режима резонанса токов в электрической цепи с параллельным соединением ветвей. Исследование зависимости тока на входе цепи и коэффициента мощности от емкости конденсатора.
Общие сведения
Резонанс токов имеет место при параллельном соединении ветвей с емкостными и индуктивными элементами (см. рис. 2.1).
Рис. 2.1 Схема цепи для исследования резонанса токов
PV– вольтметр 250 В, PA1, PA2 –амперметры 1 А,
РАЗ –амперметр 2 А, Р –фазометр.
Явление, происходящее в цепи рис. 2.1 можно наглядно представить с помощью векторной диаграммы (рис. 2.2).
Рис. 2.2 Векторная диаграмма токов и напряжения
Ток I2 в приемнике R1 , L отстает от приложенного напряжения U на угол φ2 . Ток I3 в конденсаторе С опережает напряжение на 90°. Общий ток 
в неразветвленной части цепи равен векторной сумме токов обеих ветвей
|
|
|
.
При отсутствии конденсатора общий ток равнялся бы току I2 . Как видно из векторной диаграммы, при параллельном подключении конденсатора к приемнику R1, L, во-первых, уменьшается общий ток цепи I1, во-вторых, уменьшается угол φ между общим током I1 и напряжением, следовательно, увеличивается коэффициент мощности cos φ.
Уменьшение угла сдвига фаз напряжения на приемнике и общего тока называют компенсацией сдвига фаз.
Практически целесообразность уменьшения угла φ заключается в одновременном уменьшении общего тока I1, что приводит к снижению потерь мощности в линии, соединяющей потребитель с источником, так как потери в линии пропорциональны квадрату тока.
Минимальную величину общего тока можно получить в том случае, когда ток в конденсаторе будет равен реактивной составляющей тока I2
; 
.
Эти токи будут полностью компенсировать друг друга благодаря тому, что имеют сдвиг по фазе на 180°. Этот случай носит название резонанса токов. При резонансе общий ток в неразветвленной части цепи совпадает по фазе с напряжением, т.е. становится чисто активным, угол φ = 0, cos φ = 1.
|
|
|
С увеличением тока в конденсаторе сверх необходимого для компенсации реактивной составляющей тока I2 общий ток будет расти, угол φ приобретает отрицательное значение и увеличивается, коэффициент мощности уменьшается.
Аналитический расчет параллельных цепей переменного тока проводится с помощью проводимостей. В данном случае общий ток цепи
,
где U – напряжение, приложенное к цепи;
Y – полная проводимость цепи,
g – активная проводимость ветви R1, L; 
,
bL – индуктивная проводимость ветви R1, L; 
,
bС – емкостная проводимость ветви с емкостью; 
.
Изменяя или индуктивность L, или емкость С, или сопротивление R1 , или частоту питающего напряжения, можно достичь того, что b L будет равняться bC , и тогда общий ток I1 = Ug становится чисто активным. Это соответствует режиму резонанса. Следовательно, условие резонанса токов можно записать как b L = bC или
.
В частном случае, когда можно пренебречь активным сопротивлением катушки индуктивности, условием резонанса становится равенство 
или 
. В этом частном случае ток в неразветвленной части цепи равен нулю. Это значит, что притока энергии извне нет, но в замкнутом контуре, образуемом двумя ветвями, ток проходит. В этом контуре происходит непрерывное превращение энергии электрического поля, запасенного конденсатором, в энергию магнитного поля, запасаемую катушкой, и обратно.
|
|
|
Явление резонанса токов используется для увеличения коэффициента мощности электрических установок, в радиотехнике и технике связи.
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВАЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования
«Белорусский государственный аграрный технический университет»
Кафедра электротехники
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 132; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!