Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Топ:
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного хозяйства...
Интересное:
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Дисциплины:
2019-12-21 | 230 |
5.00
из
|
Заказать работу |
Последовательное соединение приемников
Переменного тока
Цель работы: исследование электрической цепи переменного тока, содержащей последовательно соединенные сопротивления R, Хl и Хс, а также исследования явления резонанса напряжений.
Приборы:
1 Автотрансформатор (ЛАТР - 1);
2 Конденсатор трехфазный 108 мкф;
3 Две катушки без сердечника по 16 Ом;
4 Катушка с подвижным сердечником;
5 Вольтметр на 30 В один и 3 вольтметра на 150 В;
6 Амперметр на 3 А;
7 Ваттметр АСТД;
8 Реостат на 30 Ом.
Общие сведения
Каждая неразветвленная электрическая цепь обладает в самом общем случае тремя параметрами: сопротивлением R, индуктивностью L и емкостью С.
В цепях переменного тока различают два вида сопротивления: активное сопротивление R и реактивное X. Реактивное сопротивление может быть индуктивным Хl (индуктивная катушка) или емкостным Хс (конденсатор).
Ток в неразветвленной цепи, состоящей из последовательно соединенных источника переменного тока, активного сопротивления R, индуктивности L и емкости С, определяется:
(1)
где I – действующее значение тока в цепи;
U – действующее значение напряжения источника тока;
z – полное сопротивление;
ω – угловая частота [ с-1 ∙рад], вычисляется по формуле .
Формула (1) представляет собой самое общее выражение закона Ома для цепи переменного тока применительно к действующим значениям.
В тех случаях, когда реактивное сопротивление индуктивности и емкости столь малы по сравнению с активным сопротивлением, что ими можно пренебречь , , выражение для тока принимает вид, аналогичный выражению закона Ома для цепей постоянного тока .
Если можно пренебречь индуктивным сопротивлением, то получается выражение тока в цепи с последовательно соединенными активным сопротивлением и емкостью С.
(2)
В цепи с последовательно соединенными активным сопротивлением R и емкостью С ток опережает по фазе приложенное напряжение. Если можно пренебречь емкостным сопротивлением , то получается выражение тока в цепи с последовательно соединенными активным сопротивлением R и индуктивностью L.
(3)
В цепи с последовательно соединенными активным сопротивлением R и индуктивностью L ток отстанет по фазе от приложенного напряжения. Приемником, обладающим активным сопротивлением и индуктивностью, является, например, катушка. Индуктивная катушка может быть выполнена со стальным сердечником или без него. В последнем случае индуктивность катушкиL не зависит от протекающего в ней тока.
Для определения величины индуктивности L необходимо использовать следующие соотношения:
, (4)
где - напряжение, приложенное к цепи, состоящей из последовательно соединенных активного сопротивления и катушки индуктивности;
- напряжение на активном сопротивлении;
- напряжение на катушке индуктивность , где - реактивное напряжение катушки, - активное напряжение катушки, равное .
Напряжение на зажимах катушки нельзя рассматривать как ее чисто индуктивное напряжение, так как всякая катушка обладает активным сопротивлением. Для определения L строят векторную диаграмму напряжений. Затем, разделив все векторы этой векторной диаграммы на величину тока цепи I, получают треугольник сопротивлений (рисунок 1). Из последнего определяют Xl и находят
. (5)
В данной работе индуктивность представлена в виде двух последовательно соединенных катушек без стального сердечника с общим активным сопротивлением .
Рисунок 1- Векторная диаграмма напряжений и треугольник сопротивлений
При последовательном соединении трех сопротивлений ток I в цепи может опережать приложенное напряжение U, если , отставать от напряжения, если или совпадать по фазе с напряжением, если . В работе надо проследить эти случаи.
Если в цепи имеет место равенство: , т.е. xl = Хс, то наступает резонанс напряжений. Ток в цепи резко возрастает, а на зажимах катушки и на обкладках конденсатора возникают относительно высокие напряжения: эти напряжения могут в несколько раз превысить общее напряжение, приложенное ко всей цепи. Так как реактивные сопротивления в этом случае компенсируют друг друга, то , . Ток достигает максимального значения и совпадает по фазе с напряжением.
Резонанс напряжений может быть получен изменением угловой частоты переменного тока ω, индуктивности L или емкости С.
Рисунок 2 – Последовательное соединение резистивного и ёмкостного элементов
Данные опыта и расчетные величины свести в таблицу 1.
Таблица 1 – Опытные данные
Наблюдения | Вычисления | |||||||
U, В | I, А | Р, Вт | Uc, В | Ua, В | Z, Ом | R, Ом | Хс, Ом | cos φ |
Наблюдения
Вычисления
U, В
Хс, Ом
Построить векторные диаграммы и треугольники сопротивлений для трех случаев: до резонанса, для момента резонанса и после резонанса.
Построить кривые зависимости: ul, Uc, I, cos φ от L.
При вычислениях активным сопротивлением катушки пренебречь. Произвести не менее семи измерений.
Контрольные вопросы
1 Напишите уравнение второго закона Кирхгофа для одного случая каждой схемы.
2 Что можно сказать про сдвиг фаз тока относительно напряжения на зажимах активного, индуктивного и емкостного сопротивлений?
3 Как определить угол сдвига фазы тока по отношению к фазе напряжения?
4 Что такое активное сопротивление?
5 Что такое коэффициент мощности?
6 Что такое резонанс напряжения?
7 Чему равен коэффициент мощности при резонансе?
8 Почему напряжение на реальном дросселе при резонансе неравно напряжению на зажимах конденсатора?
9 Чему равна резонансная частота контура?
10 Какие значения переменного тока и напряжения показывают измерительные приборы?
11 Объясните природу индуктивного и емкостного сопротивлений?
12 Как зависят индуктивное и емкостное сопротивления от частоты?
13 Что понимают под добротностью индуктивной катушки, конденсатора и
контура?
14 Сформулировать теорему о балансе активных и реактивных мощностей.
Последовательное соединение приемников
Переменного тока
Цель работы: исследование электрической цепи переменного тока, содержащей последовательно соединенные сопротивления R, Хl и Хс, а также исследования явления резонанса напряжений.
Приборы:
1 Автотрансформатор (ЛАТР - 1);
2 Конденсатор трехфазный 108 мкф;
3 Две катушки без сердечника по 16 Ом;
4 Катушка с подвижным сердечником;
5 Вольтметр на 30 В один и 3 вольтметра на 150 В;
6 Амперметр на 3 А;
7 Ваттметр АСТД;
8 Реостат на 30 Ом.
Общие сведения
Каждая неразветвленная электрическая цепь обладает в самом общем случае тремя параметрами: сопротивлением R, индуктивностью L и емкостью С.
В цепях переменного тока различают два вида сопротивления: активное сопротивление R и реактивное X. Реактивное сопротивление может быть индуктивным Хl (индуктивная катушка) или емкостным Хс (конденсатор).
Ток в неразветвленной цепи, состоящей из последовательно соединенных источника переменного тока, активного сопротивления R, индуктивности L и емкости С, определяется:
(1)
где I – действующее значение тока в цепи;
U – действующее значение напряжения источника тока;
z – полное сопротивление;
ω – угловая частота [ с-1 ∙рад], вычисляется по формуле .
Формула (1) представляет собой самое общее выражение закона Ома для цепи переменного тока применительно к действующим значениям.
В тех случаях, когда реактивное сопротивление индуктивности и емкости столь малы по сравнению с активным сопротивлением, что ими можно пренебречь , , выражение для тока принимает вид, аналогичный выражению закона Ома для цепей постоянного тока .
Если можно пренебречь индуктивным сопротивлением, то получается выражение тока в цепи с последовательно соединенными активным сопротивлением и емкостью С.
(2)
В цепи с последовательно соединенными активным сопротивлением R и емкостью С ток опережает по фазе приложенное напряжение. Если можно пренебречь емкостным сопротивлением , то получается выражение тока в цепи с последовательно соединенными активным сопротивлением R и индуктивностью L.
(3)
В цепи с последовательно соединенными активным сопротивлением R и индуктивностью L ток отстанет по фазе от приложенного напряжения. Приемником, обладающим активным сопротивлением и индуктивностью, является, например, катушка. Индуктивная катушка может быть выполнена со стальным сердечником или без него. В последнем случае индуктивность катушкиL не зависит от протекающего в ней тока.
Для определения величины индуктивности L необходимо использовать следующие соотношения:
, (4)
где - напряжение, приложенное к цепи, состоящей из последовательно соединенных активного сопротивления и катушки индуктивности;
- напряжение на активном сопротивлении;
- напряжение на катушке индуктивность , где - реактивное напряжение катушки, - активное напряжение катушки, равное .
Напряжение на зажимах катушки нельзя рассматривать как ее чисто индуктивное напряжение, так как всякая катушка обладает активным сопротивлением. Для определения L строят векторную диаграмму напряжений. Затем, разделив все векторы этой векторной диаграммы на величину тока цепи I, получают треугольник сопротивлений (рисунок 1). Из последнего определяют Xl и находят
. (5)
В данной работе индуктивность представлена в виде двух последовательно соединенных катушек без стального сердечника с общим активным сопротивлением .
Рисунок 1- Векторная диаграмма напряжений и треугольник сопротивлений
При последовательном соединении трех сопротивлений ток I в цепи может опережать приложенное напряжение U, если , отставать от напряжения, если или совпадать по фазе с напряжением, если . В работе надо проследить эти случаи.
Если в цепи имеет место равенство: , т.е. xl = Хс, то наступает резонанс напряжений. Ток в цепи резко возрастает, а на зажимах катушки и на обкладках конденсатора возникают относительно высокие напряжения: эти напряжения могут в несколько раз превысить общее напряжение, приложенное ко всей цепи. Так как реактивные сопротивления в этом случае компенсируют друг друга, то , . Ток достигает максимального значения и совпадает по фазе с напряжением.
Резонанс напряжений может быть получен изменением угловой частоты переменного тока ω, индуктивности L или емкости С.
Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!