1. Собрать цепь согласно рис. 24

2. Изменяя емкость, добиться резонанса токов и вычислить емкость конденсатора при резонансе, =314 I/c

Используя показания амперметра, вольтметра и ваттметра, рассчитать параметры индуктивной катушки (r, x_L, L, Z).

3. Исследовать цепь рис.24 при изменении емкости. Напряжение сети поддерживается постоянным, а также остают­ся неизменными активное и индуктивное сопротивления цепи. Должны быть получены 3-4 показания при С<С_рсз 3-4 показа­ния пря С>С_рсз. Результаты внести в таблицу 5.1

Примечание: подчеркнуть строку, соответствующую состоянию резонанса токов.

4. Построить резонансные кривые , _, , , , .

5. По данным п.3 построить векторные диаграммы для трех значений емкости, соответствующих состоянию до, после и при резонансе.

Таблица 5.1.

Показания приборов

Вычисления

U, B

I, A

Il, A

Ic, A

P, Bт

g

bL

bC

y

IL

C

L

R

Контрольные вопросы

1. Каковы условия возникновения резонанса токов?

2. Почему резонанс в параллельной цепи называется резонансом токов?

3. Какими способами можно добиться резонанса токов?

4. Чему равна резонансная частота?

5. Обязательно ли уменьшится общий ток, если параллельно катушке включить конденсатор?

6. Напишите формулы для определения активной, индуктивной, емкостной и полной проводимостей всей цепи.

7. Зависит ли реактивная проводимость катушки ин­дуктивности от величины ее активного сопротивления?

8. Поясните, изменится ли активная проводимость катушки при изменении ее индуктивности и неизменном актив­ном сопротивлении.

9. Чем отличается резонанс токов от резонанса напряжений?

10. Поясните, оказывает ли влияние на потребляемую активную мощность, параллельно включенная в электрическую цепь емкость.

11. Каково применение резонанса токов?

12. Объясните способ повышения электрической цепи при параллельном включении емкости и потребителя с ак­тивно-индуктивной нагрузкой.

13. Поясните технико-экономическое значение повышения коэффициента мощности электрической цепи.

Лабораторная работа № 6 «Воздушный трансформатор»

Цель работы:

1. Исследовать работу воздушного трансформатора при различных нагрузках.

2. Определить параметры эквивалентной схемы воздушного трансформатора.

Краткая теория

Т рансформатор представляет собой статистическое устройство, служащее для преобразования переменного во времени напряжения или тока по величине. В простейшем случае трансформатор состоит из двух электрически несоединенных и неподвижных относительно друг друга катушек, называемых обмотками трансформатора w(рис.25). Передача энергии из первичной цепи во вторичную

производится трансформатором благодаря явлению взаимоиндукции. В данной работе исследуется трансформатор без ферромагнитного сердечника, называемый воздушным.

Обмотка трансформатора, к которой подводится питание, называется первичной, обмотка, к которой присоединяется нагрузка -вторичной. Напряжения между зажимами обмоток и токи в этих обмотках называют соответственно первичными и вторичными напряжениями и токами трансформатора. Цепи, в состав которых входят первичная и вторичная обмотки трансформатора, называются соответственно первичной и вторичной цепями трансформатора.

Анализ работы трансформатора упрощается, если часть схемы, содержащую индуктивные связи, заменить эквивалентной схемой без индуктивных связей (рис.26). Этот прием называют развязкой индуктивных связей. Эквивалентная схема трансформатора с индуктивно развязанными связями описываются следующими уравнениями:

Параметры эквивалентной схемы воздушного трансформатора ( ) определяется из опыта холостого хода последующим формулам: г де

Отсюда:

Взаимная индуктивность М определяется из выражения:

Так как катушки, образующие воздушный

трансформатор одинаковы, то .

Вносимые сопротивления представляют собой такие сопротивления, которые следовало бы «внести» в первичную цепь (включить последовательно с r₁ и х₁), чтобы учесть влияние нагрузки вторичной цепи трансформатора на ток в его первичной цепи. Вносимые активное и реактивное сопротивления находятся по формулам:

где r_н и х_н активное и реактивное сопротивления нагрузки.

В теории линейных электрических цепей иногда рассматривают свойства трансформаторов в предельных идеализированных случаях.

1. Так, при и , где К -коэффициент связи, и, обозначив , получим следующие уравнения для воздушного трансформатора:

Трансформатор, для которого соблюдается условие при любой нагрузке, называется совершенным трансформатором.

2. Если, кроме условий в пункте I, принять, что , то между токами и напряжениями имели бы место соотношения:

и

Трансформатор, для которого соблюдаются эти условия, называется идеальным трансформатором. Такой трансформатор действительно обладает свойством изменять не только токи и напряжения в определенное число раз независимо от сопротивления, включенного во вторичный контур, но и сопротивление в определенное число раз, не зависящее от характера этого сопротивления. Это обстоятельство особенно важно для рационального конструирования отдельных элементов электрических цепей.

Необходимо заметить, что свойствами, близкими к свойствам идеального и совершенного трансформаторов обладают трансформаторы с ферромагнитными сердечниками, с достаточно большим числом витков и с большой магнитной проницаемостью ферромагнитного материала.