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

70979. Блинная «Теремок» на 75 посадочных мест 181.5 KB
  Закусочная находится не далеко от центра. На берегу городского пруда, рядом с центральной улицей города. Недалеко от блинной находится гостиница, вблизи находится лесопарк. Блинная «Теремок» рассчитана на 75 посадочных мест. Филиалов не имеет.
70980. Исследование методов сортировки массивов 175.5 KB
  Visual Basic развился из первоначального языка Basic и в настоящее время содержит несколько сотен команд, функций и ключевых слов, многие из которых связаны непосредственно с графическим интерфейсом пользователя...
70981. Организация работы столовой при промышленном предприятии на 100 посадочных мест 252.5 KB
  Массовое питание играет важную роль в жизни общества. Оно наиболее полно удовлетворяет потребности людей в питании. Общественное питание выполняет три взаимосвязанные функции: производство готовой продукции, ее реализацию и организацию потребления.
70982. Создание платформы для веб-разработки средствами языка Java 945 KB
  Цель исследования – Создание действующего WEB сервера регистрация пользователей на сервере, добавление комментариев, добавление новостей, статистка пользователей, возможность использования сервера без наличия статического айпи адреса за счёт встроенного днс...
70984. Разработка технологического процесса горячей объёмной штамповки поковок детали «кронштейн» из стали ЭП866 134.5 KB
  В данном курсовом проекте рассматривается разработка технологического проекта, штамповой оснастки для детали кронштейн. Данная деталь входит в состав турбины и работает при высоких температурах, поэтому она изготовляется из жаропрочной стали 15Х16К5Н2МВФАБШ (ЭП 866).
70985. Правовой статус человека и гражданина в РФ 72.66 KB
  Данное исследование посвящено изучению ряда вопросов, касающихся проблематики правового статуса человека и гражданина в Российской Федерации. Думается, что рассматриваемая в данной работе проблема является актуальной на современном этапе развития российского государства...
70986. Спектроскопия комбинационного рассеяния 82.72 KB
  Комбинационное рассеяние света (КРС)— неупругое рассеяние оптического излучения на молекулах вещества (твёрдого, жидкого или газообразного), сопровождающееся заметным изменением частоты излучения. В отличие от рэлеевского рассеяния, в случае комбинационного рассеяния света
70987. Разработка ПП АИС «Колледжи Москвы» 213 KB
  В данном программном продукте будут предусмотрены функции просмотра БД о колледжах. Также предусмотрен поиск по двум критериям, редактирование и печать отчётов. Разработка системного проекта АИС «Колледжи Москвы»...