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

8 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

882. Вычисление определенного интеграла методом Симпсона 169 KB
  Реализовано вычисление определенного интеграла заданной функции методом Симпсона с заданной точностью. Предусмотрено сохранение и загрузка рабочих параметров программы. Алгоритм вычисления по формуле Симпсона.
883. Основы теории изобразительной грамоты 172.5 KB
  Академический рисунок как методическая система обучения изобразительному искусству. Вспомогательные линии построения формы. Методическая последовательность работы над рисунком натюрморта. Закономерности построения формы тоном.
884. Теорія ігор 255.5 KB
  Навчитись графічно розв’язувати задачі з теорії ігор та обирати найкращі альтернативи за різними критеріями при певному значенні критерію оптимізму.
885. Определение ускорения свободного падения при помощи универсального маятника 130 KB
  Определение ускорения свободного падения при помощи универсального маятника. Абсолютная погрешность ускорения свободного падения. Окончательный результат с записью средних абсолютных погрешностей косвенных измерений.
886. Совершенствование государственной поддержки малого и среднего бизнеса в России 678 KB
  Теоретические основы развития малого и среднего бизнеса в Российской Федерации. Роль малого и среднего бизнеса в развитии территории региона. Налоговая политика государства в отношении малого и среднего бизнеса: история и современное состояние. Развитие малого и среднего бизнеса в Ростовской области.
887. Разработка и реализация управленческих стратегий 174.5 KB
  Особенности и правила разработки управленческой стратегии. Анализ внутренней и внешней среды предприятия в диагностике проблем в процессе разработки и реализации управленческой стратегии (на примере предприятия). Предложения по разработке и реализации управленческой стратегии в предприятии.
888. Охорона праці в галузі 466.5 KB
  Зміст домашніх завдань та методичні рекомендації з виконання домашнього завдання. Вплив людини як біологічного об'єкту. Інформація про стан машини, що обробляється людиною. Значення світлової характеристики світлових прорізів при бічному освітленні.
889. Теорія алгоритмів 173.5 KB
  Введення до теорії алгоритмів. Сучасний погляд на алгоритмізацію. Основні алгоритмічні конструкції. Модульна структура програмних продуктів.
890. Расчёт рекуператора 147 KB
  Определение расхода продуктов сгорания через рекуператор. Определение среднеарифметических температур воздуха и продуктов сгорания. Определение коэффициента теплоотдачи от продуктов сгорания к стенке. Определение действительной скорости воздуха и продуктов сгорания.