42176

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО, ИНДУКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ. РЕЗОНАНС ТОКОВ

Лабораторная работа

Физика

Общие теоретические сведения В схеме рис.1 Векторные диаграммы этой схемы при различных значениях емкости С представлена на рис.9 Рис. Если емкость C конденсатора подобрать так чтобы ток полностью компенсировал реактивную составляющую то общий ток будет совпадать по направлению с напряжением рис.

Русский

2013-10-27

182.5 KB

38 чел.

PAGE  6

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО, ИНДУКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ. РЕЗОНАНС ТОКОВ

Цель работы: Экспериментальное исследование различных режимов работы разветвленной электрической цепи, состоящей из двух параллельных ветвей. В первую ветвь включена катушка индуктивности с постоянными параметрами  L, r, а во вторую ветвь - конденсатор переменной емкости С . Исследование режима резонанса токов.

Общие теоретические сведения

В схеме (рис. 6.1,а) общий ток , согласно первому закону Кирхгофа, равен геометрической сумме токов или сумме комплексных токов в параллельных ветвях:

          (6.1)

Векторные диаграммы этой схемы при различных значениях емкости С представлена на рис. 6.1,б, в, г, д. Сопротивление r  и индуктивность L во время опыта не изменяются, следовательно и ток   будет неизменным по своей величине и отставать от напряжения    на угол  1==const. Ток    может быть разложен на две составляющие:  активную  и реактивную . Составляющая  совпадает по направлению с напряжением , а  - отстает от напряжения  на 900. Эти составляющие связаны с напряжением  соотношениями:

     (6.2)

и                     ,       (6.3)

где          (6.4)

и      -     (6.5)

активная и реактивная проводимости.

Ток в ветви с конденсатором  чисто реактивный и опережает напряжение  на 900, т. е. имеет направление, противоположное реактивной составляющей :

,       (6.6)

где     -       (6.7)

емкостная проводимость.

Величина общего тока определится:

       (6.8)

а угол сдвига между напряжением    и общим током    определяется из соотношения

 cos = Ia /I     (6.9)

,

Рис.6.1. Принципиальная схема (а) и ее векторные диаграммы (б, в, г, д) при различных значениях емкости конденсатора С.  

Если емкость C конденсатора подобрать так, чтобы ток    полностью компенсировал реактивную составляющую , то общий ток будет совпадать по направлению с напряжением  (рис. 6.1,г). Это явление называется резонансом токов. Условие резонансов токов:

  IL = I2  или  UBL= UBC,  или  BL = BC .   (6.10)

При резонансе токов  cos = 1, . Из сети потребляется только активная мощность. Индуктивность и емкость обмениваются реактивной мощностью. Равные по величине и противоположные по знаку токи  и  представляют по существу один реактивный ток, замыкающийся в контуре. Явление резонанса используется в энергетике для улучшения коэффициента мощности электрических установок. При  cos = 1  источники электрической энергии (генераторы, трансформаторы) используются наиболее эффективно, т. к. развивают наибольшую активную мощность

P = Uном Iном cos = Uном Iном    (6.7)

Порядок выполнения работы

1. Электрическая принципиальная схема проведения опыта показана на рис.6.2. Параметры катушки индуктивности  L, r и величина входного напряжения, задаются компьютером по варианту и во время опыта не изменяются.

2. Исследовать схему при изменении емкости конденсатора С от нуля до максимального значения, выполнив 9 замеров: 4 замера до резонанса, резонанс и 4 замера после резонанса.. Результаты измерений свести в таблицу 6.1.

Таблица 6.1

п/п

Измерено

Вычислено

U

I

I1

I2

Р

сos

Z

сos1

Y1

G1

BL

BC

QL

QC

Q

В

А

А

А

Вт

-

Ом

-

Cм

Cм

Cм

См

вар

вар

вар

,

Рис.6.2. Вид активного окна  лабораторной работы №6. Схема для исследования резонанса токов.

Формулы для расчетов:     сos = P/UI ;     Z = U/I ;     cos  1 = P/UI1 ;

;     Y1 = I1/U ;      ;     BС = 1/XС = I2/U ;

QL = BL U2 ;     QC = BC U2 ;     Q = QL - QC .

3. Результаты расчетов занести сначала для проверки в таблицу 6.2 в компьютере (вызвав ее из меню), а затем в такую же таблицу в отчете;

       

 Таблица 6.2

      

      

     

   

 cosφ1

     Cм

     См

    См

   вар

    _

3. Начертить  в  одном  масштабе  векторные  диаграммы  для  случаев:  BL > BC ;  BL = BC;  BL < BC.  Величины активной и реактивной составляющей тока  , определяются по формулам:  Ia = G1U ;  IL =BL U.

4. По результатам измерений (таблица 6.1) начертить зависимости: I ; I1; I2;  P;  Q;  cos ;  Z = f (C) и объяснить их.

5. Дать заключение по результатам проделанной работы.

Контрольные вопросы

1. При каких условиях наступает резонанс токов ?

2. Пояснить физическую сущность изменения проводимостей  BL ;  BC ; Y  при изменении частоты приложенного напряжения.

3. Почему стремятся повысить коэффициент мощности электрических установок ?

4. Почему реактивная мощность всей цепи при резонансе токов равна нулю ?

Рис.6.3. Разветвленные схемы с элементами RLC.

5. При  напряжении   U = 100 B   и   f = 50 Гц  (рис. 6.3,а)  Р = 100 Вт;  QL = 200 вар; QC = 400 вар. Определить мощности при напряжении U = 200 В и  f = 100 Гц.

7. Какое  из  выражений непригодно для определения общего тока I (рис. 6.3,а)     

 ;           ;

        ;         .

8. Начертить векторные диаграммы (рис. 6.3,а) для случаев:

BL > BC ;   BL = BC ;    BL < BC .

9. Как изменяются токи  I  и  IС  (рис. 6.3,б) после включения рубильника, если  XL = XC ?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

39111. Устойчивое лесопользование 27.73 KB
  Сегодня обстановка быстро меняется и все действующие лица устойчивого лесопользования: компании по переработке древесины государственные учреждения природоохранные и общественные организации все они принимают участие в поиске возможностей по ускорению реформ увеличению инвестиций в лесное дело и развитие общественных институтов благоприятствующих инвестициям и реформам. Если раньше леса ценились прежде всего как источник древесины теперь в них хотят видеть место обитания животных птиц растений источник биоразнообразия; ценятся...
39112. Природные кризисы в истории развития жизни на Земле 278.5 KB
  Важнейшие катастрофы26 Заключение39 Список используемой литературы43 Приложения. При рассмотрении вопроса природных и искусственных катастроф на Земле именно в этом контексте хотелось бы определиться со значимостью изучения этого вопроса для будущего человечества ибо именно катастрофы приводят к самым большим бедствиям и разрушениям имеют огромное влияние на дальнейшее развитие всего живого как и в конкретном регионе так и на всей планете. Часто это...
39113. Ноосферная концепция В.И. Вернадского 52.5 KB
  Осознавая огромную роль и значение человека в жизни и преобразовании планеты русский ученый употреблял понятие ноосфера в разных смыслах: 1.[2] Таким образом понятие ноосфера предстаёт в двух аспектах: 1. Ноосфера в стадии становления развивающаяся стихийно с момента появления человека; 2. Ноосфера развитая сознательно формируемая совместными усилиями людей в интересах всестороннего развития всего человечества и каждого отдельного человека.
39114. Устойчивое развитие и эколого – правовой режим охраны природных ресурсов и объектов 71.5 KB
  Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце дошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию
39115. ИССЛЕДОВАНИЕ КОРОННОГО РАЗРЯДА 305.5 KB
  Если к двум электродам между которыми находится газовый промежуток приложить электрическое поле то при определенной разности потенциалов между электродами которую назовем критической и обозначим через U0 возникает коронный разряд. При прочих равных условиях вероятность появления свечения вокруг электрода а следовательно короны тем больше чем меньше радиус кривизны электродов. Свечение возникающее при коронном разряде около электрода связано с элементарными процессами происходящими на границе электрод воздух или в объеме...
39116. ИССЛЕДОВАНИЕ КОРОННОГО РАЗРЯДА. Отрицательный коронный разряд 85 KB
  Кроме того критические потенциалы коронного разряда и искрового пробоя Uп неодинаковы. Возникновение коронного разряда объясняется появлением вблизи коронирующего электрода резкой неоднородности электрического поля значительно превосходящей напряженность электрического поля на других участках воздушного промежутка между электродами. Для возникновения коронного разряда напряженность поля у электрода должна превосходить электрическую прочность воздуха.
39117. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ И ТЕОРИИ, ОКАЗАВШИЕ ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ ВЛИЯНИЕ НА РАЗВИТИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ПСИХОЛОГИИ 102.5 KB
  Основным фактором детерминирующим развитие и функционирование живых организмов а также отдельных физиологических систем в составе организма выступает не прошлое событие а подготовка к еще не наступившим событиям которая обеспечивается прогнозированием результатов предстоящих действий на основе опережающего отражения и механизмами целеполагания. Любой поведенческий акт живого организма обеспечивается рядом системных механизмов и процессов которые организуются в функциональную систему: механизм афферентного синтеза...
39118. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ОБЩЕПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОБЪЯСНЕНИЮ ПСИХИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ 63.5 KB
  Строгий естественнонаучный подход к анализу и объяснению психических явлений в психологии поведения. В качестве одного из основателей объективной психологии поведения называют российского физиолога И. Вместе с тем это направление имеет множество научных достижений которые составляют золотой фонд мировой психологии: исследована эффективность различных типов подкрепления поощрения и наказания в процессах научения разработано множество тонких методов позволяющих регистрировать различные формы поведения животных установлено...
39119. КУЛЬТУРНО-ИСТОРИЧЕСКИЙ И СИСТЕМНО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНЫЙ ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ И ОБЪЯСНЕНИЮ ПСИХИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ 172 KB
  Культурное развитие человека представляет собой формирование и развитие в совместной деятельности и общении высших психических функций ВПФ. Источник развития человеческой психики находится во внешней идеальной форме в фиксированных в человеческой культуре средствах и способах деятельности и общения которыми необходимо овладеть. Формирование ВПФ выделяет человека из животного мира и заключается в присвоении культурноисторического опыта человечества что обеспечивает изменение структуры деятельности и психики человека. При этом...