Описание лабораторной установки

Лабораторная установка (рис. 3.1) состоит изавтотрансформатора Т, резистивного элемента (реостата) R,индуктивного элемента (индуктивной катушки со стальным сердечником) с активным сопротивлением R_К и индуктивным сопротивлением Х_LК, регулируемой батареи конденсаторов С и измерительных приборов: вольтметра V, амперметров А1, А2, А3, А4,ваттметраW.

Порядок выполнения работы

1. Экспериментальноеисследование режимов разветвленной цепи с параллельным соединением ветвей, содержащих индуктивные и резистивные элементы.

1.1. Подготовить лабораторную установку к работе, для чего собрать схему, соответствующую рис. 3.1, представить для проверки преподавателю или лаборанту и с их разрешения подключить исследуемую цепь к источнику напряжения.

Рисунок 3.1 – Схема лабораторной установки

Если одна из нагрузочных ветвей содержит только резистор, ваттметр в эту ветвь можно не включать. Ветвь с конденсаторной батареей и амперметр А4 на этой стадии выполнения работы не подключать.

Установить на входе цепи величину напряжения, указанную преподавателем, записать показания приборов в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Измерения

Вычисления

U

I1

I2

P1

P2

P

I1a

I1p

I2a

I2p

IHa

IHp

IH

cosφ1

cosφ2

B

A

A

Вт

Вт

Вт

A

A

A

A

A

A

A

2. Рассчитать активные и реактивные составляющие токов ветвей в соответствии с известными соотношениями:

(3.1)

Рассчитать ток на входе цепи (ток нагрузки), определить его активную и реактивную составляющие:

, (3.2)

, (3.3)

, (3.4)

В случае, представленном на рис. 3.1, , поэтому

, .

Записать полученные данные в табл.3.1

1.3. По полученным в пп.1.1 и 1.2 данным построить в масштабе векторную диаграмму с отражением величин: . Векторная диаграмма строится на основании первого закона Кирхгофа:

.

Построение векторной диаграммы необходимо начинать с вектора напряжения, так как при параллельном соединении ветвей напряжение является общим для всех ветвей.

Векторная диаграмма наглядно показывает, что с увеличением сдвига фаз между токами параллельных ветвей результирующий ток в неразветвленной части цепи уменьшается (рис. 3.2).

1.4. Включить в неразветвленную часть цепи амперметр А4и сопоставить показания амперметра А4со значением токанагрузки , рассчитанным по формуле 3.3.

1.5. Рассчитать коэффициент мощности нагрузки, состоящей из двух параллельных ветвей, как отношение суммарной активной мощности к полной мощности на входе цепи:

, (3.5)

где – активная мощность нагрузки, – полная мощность на входе цепи, – активная мощность ветви 1, – активная мощность ветви 2 (измеряется ваттметром W), – ток нагрузки, рассчитанный по формуле 3.3 (должен быть равен току, измеренному амперметром А4), – напряжение на входе цепи (измеряется вольтметром V).

Рисунок3.2 – Векторные диаграммы

1.6. Указать в отчете по работе, при каком минимальном токе на входе исследуемой электрической цепи и при том же уровне напряжения Uвозможно преобразование энергии с условием P_H= S_H.

Пояснить экономическую целесообразность такого режима.