7. По данным таблицы 2 построить три векторные диаграммы (см. рис. 4) и графики зависимостей I, P, cosj, Uк, Uнг= f (Rнг) в одной системе координат.
Часть 2.
1. Собрать схему (рис. 3).
2. Записать технические данные измерительных приборов и аппаратов в соответствующую таблицу протокола.
3. Определить цену деления приборов.
4. После тщательной проверки схемы студентами и преподавателем, предупредив всех членов бригады, произвести включение схемы.
5. Включив схему и убедившись в том, что все приборы нормально работают, производить опыт при максимальной емкости батареи конденсаторов.
Установить лабораторным автотрансформатором заданное преподавателем напряжение. Последовательно вводя перемычки в батарее конденсаторов, уменьшать сопротивление XC. (Напряжение сети во все время опыта должно поддерживаться с помощью лабораторного автотрансформатора постоянным, равным той величине, которая выбрана в начале опыта).
По мере увеличения сопротивления XC эквивалентное реактивное сопротивление схемы X уменьшается (имея при этом все еще, эквивалентный индуктивный характер). В связи с этим, происходит увеличение тока, мощности и напряжения на катушке и конденсаторе.
Когда будет достигнуто равенство индуктивного и емкостного сопротивлений (ХL= XC) значения тока и мощности будут наибольшими. Напряжения на катушке и конденсаторе будут также значительно превышать напряжение сети.
Продолжая далее выводить емкости, т.е. продолжая увеличивать емкостное сопротивление ХС, мы тем самым производим дальнейшее увеличение реактивного сопротивления схемы X, которое будет теперь иметь при этом эквивалентный емкостной характер. При этом ток, мощность и напряжения на катушке и конденсаторе начнут уменьшаться.
Во время проведения эксперимента нужно снять не менее пяти замеров при разных емкостных сопротивлениях. Результата опыта занести в табл. 3.
6. Обработку результатов производить по следующим формулам:
Z = U/I ; Zк = Uк/I ; Rк = (P/I2);
Xк = ; XC = UC /I ; X = Xк – XC ;
cos φ = P/ (UI) ; L = XL/(2πƒ) ; C =1/( 2πƒXc) ;
ƒ = 50 Гц ; S = UI ;
Рассчитанные величины записываются в таблицу 3.
Таблица 3.
№
Измерения
Вычисления
Построение векторной диаграммы
При последовательном соединении элементов ток в них одинаков. Поэтому, построение векторной диаграммы начинают с вектора тока. Для этого выбирают масштабы по напряжению и по току:
MU = y [B/мм] ; MI = x [A/мм] .
При построении векторной диаграммы для схемы на рис. 4, вектор напряжения Uк откладывают под углом φk в сторону опережения относительно вектора тока. Вектор падения напряжения на активном сопротивлении R (оно же – Rнг) будет совпадать по фазе с вектором тока I. Путем геометрического суммирования векторов напряжения Uк и Uнг можно получить вектор напряжения на входе цепи U.
При построении векторной диаграммы для схемы на рис. 5 в качестве базового вектора также выбирается вектор тока I. Вектор напряжения Uк строится как и в предыдущем случае – под углом φк. Вектор падения напряжения на емкости UС отстает от тока на угол 90°. Геометрическая сумма этих векторов дает вектор напряжения на входе цепи. Векторная диаграмма, приведенная на рис. 5, построена для случая, когда ХL > ХC. Аналогично строятся векторные диаграммы для случаев ХL ≈ ХC; ХL < ХC .
Каждый студент строит три векторные диаграммы по указанию преподавателя, отметив, для какого наблюдения она построена. Кроме того, необходимо построить следующие графики:
I =ƒ(ХC), UС = ƒ(ХC), UL = ƒ(ХC), cos φ = ƒ(ХC) .
При построении графиков шкалы на осях координат должны быть кратны: 2; 2,5; 5 или 10, причем пересечение осей координат является нулем для всех масштабов.
При построении графиков по оси ординат берутся три шкалы: тока, напряжения и коэффициентов мощности. По оси абсцисс откладывается шкала ХC.
6. Подготовить отчет по работе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Показать, как вычисляются RК, RНГ, LК, и C по показаниям приборов.
2. Показать, как определить коэффициент мощности цепей на рис. 2 и 3.
3. Как определить падение напряжений на отдельных элементах неразветвленной цепи?
4. Объяснить построение векторных диаграмм для цепи на рис. 2.
5. В чем состоит явление резонанса напряжений?
6. Изменением каких параметров цепи (рис. 3) можно получить резонанс напряжений?
7. Каковы следствия резонанса напряжений?
8. Чем может быть опасен резонанс напряжений в промышленных установках?
9. Запишите уравнения для определения напряжений на входе цепи и на отдельных ее участках.
10. Объясните построение векторной диаграммы для цепи на рис. 3.
(подключая параллельно сопротивления R1), провести пять опытов, записывая показания всех приборов в таблицу 2.
; cos φ =P/(UI) ; cos φк = Rк / Zk;
