11431

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Лабораторная работа

Физика

Часть II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Цель задания: 1 Овладеть методикой измерения мощности в цепи переменного тока. 2 Определить угол сдвига фаз в цепи переменного тока используя ваттметр. Оборудование: к перечню приборов необходимых для выполн...

Русский

2013-04-07

257.5 KB

7 чел.

Часть II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Цель задания:

1) Овладеть методикой измерения мощности в цепи переменного тока.

2) Определить угол сдвига фаз в цепи переменного тока, используя ваттметр.

Оборудование:

к перечню приборов, необходимых для выполнения основных заданий, добавить ваттметр.

ТЕОРИЯ

Средняя мощность за период, развиваемая переменным током на участке цепи с известным напряжением, выражается соотношением

Р = Iэф.Uэф. cos   (1),

где Iэф и  Uэф эффективные значения тока и напряжения, равные соответственно

, ,

- сдвиг фаз между током и напряжением,

R - сопротивление цепи,

L - индуктивность,

С – емкость,

- частота тока.

Среднее значение мощности может быть измерено при помощи специальных приборов - ваттметров. Ниже приводится описание ваттметра электродинамической системы.

Устройство и способ включения электродинамического ваттметра поясняется рисунком 3 на стр. 18.

Ваттметр состоит из двух катушек - неподвижной катушки А с малым сопротивлением, включаемой в цепь переменного тока последовательно с тем участком, в котором надо произвести измерение мощности, и вращающейся катушки В с большим сопротивлением, включаемой параллельно исследуемому участку цепи. Вращающаяся катушка снабжена противодействующими пружинами аналогично рамке приборов магнитоэлектрической системы

Если по катушке А и по исследуемому участку цепи течет ток;

iI =i0 sin ( t + ),

то ток в катушке В пропорционален напряжению на том же участке. Это напряжение в общем случае не в фазе с током и, следовательно, может быть записано в виде

u=u0 sin t,

а ток в катушке В -cоответственно в виде:

t.

Мгновенное значение вращательного момента сил, приложенных к подвижной рамке ваттметра, равно:

t

Из этой формулы видно, что М есть функция времени того же вида, что и известное выражение для мгновенного значения мощности переменного тока:

р= i0sin ( t+) sin t

Вращающаяся система ваттметра обладает большим периодом колебаний и значительным затуханием. Ее устойчивое отклонение от положений равновесия при прохождении тока через рамку определяется равенством момента упругих сил пружинок и среднего значения за период момента электродинамических сил:

t+)sint. dt=

(2).

Таким образом, среднее за период значение момента, определяющее угол поворота подвижной рамки, пропорционально средней мощности, развиваемой переменным током на участке цепи, к которому подключен ваттметр. Колебания энергии, происходящие в цепи переменного тока без расхода на совершение внешней работы,  не влияют на показания ваттметра, учитывающего только так называемую активную (расходуемую) мощность переменного тока.

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

1.Собрать цепь переменного тока по схеме, изображенной на рис.3. Можно измерения мощности  проводить одновременно с выполнением основных заданий при тех же значениях силы тока и напряжения.

2. Измерить силу тока, напряжение и мощность на участке “R, C, L”.

3. Из формулы (1) определить cos .

  1.  Рассчитать активное сопротивление по формуле (3), сравнить его с величиной омического сопротивления R.

  (3)

5. Рассчитать реактивное сопротивление по формуле (4), сравнить с результатами измерений хс и хL

 (4)

Нужно иметь в виду, что активная мощность в цепи переменного тока расходуется по ряду причин:

  1.  Джоулево тепло, которое по закону Джоуля-Ленца пропорционально квадрату тока и омическому сопротивлению;
  2.  Нагревание железных сердечников катушек индуктивности (если таковые имеются в цепи) вихревыми токами;
  3.  Гистерезис (перемагничивание железных сердечников).
  4.  Переполяризация в диэлектриках конденсаторов;
  5.  Потери на излучение, проявляющиеся при более высоких частотах переменного тока.

Все эти причины определяют величину активного сопротивления цепи.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Показать, что средняя за период мощность переменного тока выражается соотношением P= IэфUэфcos.

2. Что такое активное сопротивление? Чем оно отличается от омического?

3. Что такое реактивное сопротивление? Будет ли расходоваться мощность переменного тока в цепи, содержащей только реактивное сопротивление?

  1.  Почему нагреваются железные сердечники катушек индуктивности?

Какой сердечник греется сильнее: сплошной или набранный из пластин и почему?

5. Каков принцип действия ваттметра электродинамической системы?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41155. ТОВАР В СИСТЕМЕ МАРКЕТИНГА 1.06 MB
  Основные журналы по изучению товара в системе маркетинга Содержание товара как инструмента комплекса маркетинга. Услуги как особый вид товара в системе маркетинга. Концепция товарного ассортимента решения относительно товара продуктовой линии и упаковки.
41156. УЧЕТ ДЕНЕЖНЫХ СРЕДСТВ И ИХ ЭКВИВАЛЕНТОВ 138 KB
  Управление денежными средствами становится все более важным изза огромной сложности финансовых рынков. Правильное раскрытие и классификация денежных средств и их эквивалентов необходимы для точной оценки ликвидности компании. В МСБУ 7 Отчеты о движении денежных средств даны следующие определения денежным средствам их эквивалентам и потокам денежных средств: Денежные средства включают наличные деньги и вклады до востребования. Эквивалент денежных средств – краткосрочные высоколиквидные вложения...
41157. Пошук інформації в системі 121.5 KB
  Перегляд тексту документа.Друк тексту документа. Підведення підсумків уроку Яку роботу можна проводити з документами Що таке закладка Що таке інформаційна панель Що таке експорт документів Що таке структура документа Відповіді студентів 2 хв. Перегляд тексту документа.
41158. Влияние отдельных факторов на интенсивность теплоотдачи при пленочной конденсации пара 431.5 KB
  Влияние отдельных факторов на интенсивность теплоотдачи при пленочной конденсации пара. Влияние перегрева пара Конденсация перегретого пара будет иметь место если температура поверхности стенки меньше температуры насыщения. При этом в случае конденсации перегретого пара его температура у стенки постоянно снижается и конденсируется по существу насыщенный пар. В случае конденсации одного килограмма перегретого пара к стенке отводится теплота равная 1337...
41159. Логические функции и логические элементы 754.5 KB
  Физическими аналогами логических переменных 0 и 1 служат сигналы способные принимать два хорошо различимых состояния например потенциал низкого и высокого уровней разомкнутое и замкнутое состояние контакта реле и т. Триггеры Триггер – это устройство имеющее два устойчивых состояния способное под воздействием управляющего сигнала скачком переходить из одного состояния в другое и хранить это состояние сколь угодно долго. Способность хранить состояние сколь угодно долго и определяет память триггера. состояние триггера не меняется.
41160. Морфологические и синтаксические нормы русского литературного языка 79 KB
  Морфологические ошибки связаны с нарушением грамматических форм слов незнанием склонений с неправильным употреблением окончаний с неправильным ударением если это влияет на форму слова. Морфологостилистические ошибки связаны с использованием сложных конструкций характерных для официально делового и научного стиля в разговорном стиле.Синтаксические ошибки синтаксическим ошибкам относятся следующие: Нарушения в управлении.
41161. Методы преобразования комплексного чертежа (эпюра Монжа) 286 KB
  Сущность этого метода заключается в следующем: положение точек линий плоских фигур поверхностей в пространстве не изменяется а система П1 П2 заменяется дополняется плоскостями образующими с П1 или П2 или между собой системы двух взаимно перпендикулярных плоскостей принимаемых за плоскости проекций. Если введение одной плоскости П4 или П5 не позволяет решить задачу то прибегают к последовательному дополнению основной системы плоскостей проекций новыми П6 П7 и т. показано преобразование проекций точки А из системы П2 П1 в систему П4...
41162. История лазерных принтеров 1.9 MB
  На поверхности фоторецептора создается электростатическое а затем видимое изображение копируемого оригинала с последующим переносом этого изображения на бумагу или специальный материал. Формирование изображения На этапе формирования изображения на поверхности фоторецептора создается оптическое изображение оригинала. Полученное оптическое изображение должно: а обладать требуемыми геометрическими параметрами б иметь распределение освещенностей соответствующее оптическим плотностям оригинала. Проявление На этапе проявления на участки...
41163. Метод узловых напряжений 192.5 KB
  Метод узловых напряжений. Метод узловых напряжений заключается в определении на основании первого закона Кирхгофа потенциалов в узлах электрической цепи относительного некоторого базисного узла. Положительное напряжение узловых напряжений указывается стрелкой от рассматриваемого узла к базисному. Иллюстрация к методу узловых напряжений.