Теория метода
Измерив при помощи установки амплитудные и мгновенные значения силы тока и напряжения в цепи при определенной нагрузке, можно рассчитать полную S, активную P и реактивную Q мощности:
;
;
.
Сдвиг фаз между током и напряжением определяется по формуле
,
где n - число точек на оси времени между реперными точками, в которых напряжение и сила тока равны нулю.
Измеренные мгновенные значения силы тока и напряжения позволяют определить мгновенные значения мощности, что, в свою очередь, дает возможность рассчитать активную мощность, как среднее значение мгновенной мощности за период. При этом реактивная мощность определяется, как среднее значение мгновенной за четверть периода.
Порядок выполнения задания
Включить прибор в сеть.
При помощи галетного переключателя ввести исследуемую нагрузку.
Клавишей [ENTER] вывести на экран графического дисплея графики U=U(t) и i=i(t).
Посредством перемещения курсора по оси времени (нажатие клавиши [1] или [20] определить по графикам амплитудные значения тока I0 и напряжения U0, а также сдвиг фаз между током и напряжением, используя формулу: =360n/320,где n - число точек на оси времени между реперными точками, в которых напряжение и сила тока равны нулю.
Рассчитать по формулам ; ; ,полную, активную и реактивную мощность.
Перемещая курсор клавишами [20] и [1] , измерить и занести в таблицу несколько мгновенных значений тока и напряжения.
Рассчитать и занести в таблицу соответствующие значения мгновенной мощности. Построить график зависимости мгновенной мощности от времени.
Сопоставить периоды изменения мгновенных значений тока, напряжения и мощности в цепи, объяснить полученные данные.
Объяснить физический смысл отрицательной мгновенной мощности и указать физические процессы, протекающие в промежутки времени, соответствующие отрицательной мощности.
Определить коэффициент мощности, используя величины, рассчитанные в п. 5. Объяснить физический смысл коэффициента, сопоставить с графиком зависимости мгновенной мощности от времени.
Выполнить пункты 2-10 для каждой из указанных на панели нагрузок. Сравнить коэффициенты мощности и сделать вывод.
Выключить лабораторную установку из сети.
На основании проделанных измерений и расчетов сформулировать цель работы и сделать выводы.
Контрольные вопросы и задания
Какие преобразования энергии происходят в цепи переменного тока, содержащей резистор, конденсатор и соленоид? Что понимают под терминами "активная", "индуктивная" и "емкостная" нагрузки?
От чего зависит сдвиг фаз между силой тока и напряжением в цепях переменного тока? Какие значения и при каких условиях может иметь эта величина?
Что называется действующим значением переменного тока? Для чего вводятся эти величины? Получите связь между действующим и амплитудным значениями переменного синусоидального тока?
На основании чего и как строится векторная диаграмма напряжений, треугольник напряжений и треугольник мощностей?
Каков физический смысл активной, реактивной и полной мощности переменного тока? Какова связь между этими величинами?
Что называется коэффициентом мощности? Каков физический смысл этой величины? От чего зависит коэффициент мощности?