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

10 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

77176. Формирование кадровой политики в ООО «Идеальные окна» 343.35 KB
  Сущность и содержание кадровой политики Кадровая политика организации генеральное направление кадровой работы совокупность принципов методов форм организационного механизма по выработке целей и задач направленных на...
77177. Характеристика модели электрической сети и потоков информации, используемой при управлении в энергосистемах 39 KB
  Для присоединения подстанции и станций к диспетчерскому пульту сети используются связующие системы (процессоры или интерфейсы телемеханики). Эти системы принимают на себя все функции автоматического управления потоком данных и передают на компьютер - диспетчер пульта предварительно подготовленные комплекты данных.
77178. Рассмотрите причины конфликтных ситуаций, разработайте программу оптимизации социально-психологического климата в коллективе 316 KB
  Конфликты занимают особое место в жизни человека и общества. Управление ими в организации является одним из важнейших направлений в деятельности руководителя. Конфликт – явление, знакомое каждому человеку.
77179. Разработать систему материального стимулирования сотрудника для повышения эффективности работы предприятия 292.5 KB
  Истинные причины, побуждающие работника максимально прикладывать усилия в работе определить нелегко. Этими условиями являются его желание, возможности, квалификация и, конечно же, мотивация - то есть побуждение. Потребности – это внутренние побуждения к действию.
77180. Технологии проведения политических избирательных кампаний 274 KB
  Это позволяет говорить об избирательной кампании которую в наиболее общем виде можно определить как всю совокупность действий предпринимаемых партиями избирательными объединениями или кандидатами и их командами для достижения своих предвыборных целей.
77181. Product Placement: вчера, сегодня, завтра 263.5 KB
  Приведем пример одной из самых культовых фигур сегодняшнего общества - Санта Клауса. Его история веками передавалась из поколения в поколение в легендах и фольклоре. Но образ Санты, хотя и опирается на могучие традиции, очень многим обязан процессу коммерциализации, происходившему в обществе.
77182. Адаптация персонала 260.5 KB
  К сожалению важность мероприятий по адаптации работников в нашей стране не достаточно серьезно воспринимается кадровыми службами на протяжении долгого периода. До сих пор многие государственные предприятия и коммерческие организации не имеют даже базовых программ адаптации.