Лабораторная работа №2
Тема: Исследование разветвленной цепи переменного тока. Резонанс токов
Цель работы: а) изучить провесы в цепи переменного тока состоящей из катушки и конденсатора, соединенных параллельно;
б) изучить явление резонанса токов и условия, при которых оно наблюдается;
в) освоить методику построения векторных диаграмм для цепи с параллельным соединением элементов.
Пояснение к работе
Рисунок 1.2
Исследуемая цепь состоит из дроссельной катушки Др, соединенной параллельно с конденсатором.
На схеме замещения этой цепи дроссельная катушка представлена двумя элементами: индуктивным с проводимостью bL и резистивным с проводимостью g; батарея конденсаторов замещена емкостным элементом с проводимостью bc . В соответствии со схемой замещения будут справедливы следующие уравнения:
I 2 Ia IL y2 U ; y2 g jbL ; I 3 I c y3 U ;
y3 jbc ; I1 I 2 I 3 I a I c y1 U;
y1 y2 y3.
При равенстве индуктивной и емкостной проводимостей полная проводимость цепи будет минимальной и равной активной проводимости цепи, полное сопротивление максимальным и так же активным, а ток I1 – минимальным. При этом ток I1 и напряжение U совпадут по фазе, а токи I2 и I3 могут значительно превышать ток I1 . Этот режим работы называют резонансом токов.
Исследование цепи проводится при неизменном подводимом напряжении изменяющейся дискретной емкости батареи конденсаторов (в общем случае может изменяться индуктивность или частота).
Рисунок 2.2
Приборы и оборудование
Работа выполняется на универсальном стенде, в котором установлены лабораторный автотрансформатор и необходимые приборы. Исследуемая катушка и конденсатор устанавливаются на наборной панели. Электрическая цепь собирается с помощью комплекта проводов в соответствии со схемой
Рисунок 3.2
Вычисления
Вывод:
При повышении частоты в цепи , показатель силы тока на индуктивном элементе уменьшается до возникновения резонанса и проводимость также уменьшается
И наоборот на емкостном элементе
Цепь состоит из параллельно подключенных источника питания и дроссельной катушки к ним последовательно подключены амперметры
В процессе эксперимента узнаем что для возникновения резонанса необходимо уравнять проводимости на индуктивном и емкостном элементе
Лабораторная работа №3
Тема: Исследование трехфазной цепи при присоединении фаз нагрузки звездой
Цель работы: а) ознакомиться с трехфазной цепью
б) по опытным данным выяснить влияние нейтрального провода на работу трехфазной цепи;
в) усвоить методику построения векторных диаграмм для основных режимов работы;
г) изучить способы измерения напряжений, токов и активной мощности цепи.
Пояснение к работе
Рисунок 1.3
Для соединения фаз приемника звездой их концы (x, y, z) соединяют в одну общую точку n, называемую нулевой или нейтральной точкой (рис. 1.3). Начала фаз (а,b,с) присоединяют к проводам, идущим к соответствующим фазам сети. Эти провода являются линейными. Провод, соединяющий нейтральные точки нагрузки n и сети N, называется нейтральным. Трехфазная цепь с тремя линейными и нейтральными проводами называется четырехпроводной, а при отсутствии нейтрального провода – трехпроводной. Нагрузку называют симметричной, когда комплексы сопротивлений фаз одинаковы.
При соединении фаз нагрузки звездой линейные токи одновременно являются и фазными.
Напряжение между нейтральными точками нагрузки и источника (сети) называется напряжением смещения нейтрали и обозначается UnN
Рисунок 2.3 |
В соответствии с уравнениями Кирхгофа строится векторная диаграмма (рис. 2.3 и рис. 3.3). Ее начинают строить с векторов линейных напряжений, которые задаются сетью и от условий опыта не зависят |
Рисунок 3.3 |
Точка N на векторной диаграмме, соответствующая нейтральной точке генератора, находится в центре тяжести треугольника линейных напряжений. |
Точку n, соответствующую нейтрали нагрузки, находят методом засечек. Векторы токов откладывают по отношению к соответствующим векторам фазных напряжений с учетом характера нагрузки фазы (угла φ).
Приборы и оборудование
Исследование трехфазной цепи проводится на универсальном стенде, в котором имеется встроенная нагрузка в виде трёх ламповых реостатов. Для измерения величины линейных токов, а также фазных и линейных напряжений используют мультиметры или виртуальные приборы. Необходимое для экспериментов трехфазное напряжение частотой 50 Гц берется не непосредственно из питающей сети, а создается с помощью специального генератора синусоидальных напряжений.
Вычисления
Вывод:
Ознакомились со схемами и приборами, необходимыми для проведения работы.
Собрали схему без нейтрального провода.
Произвели опыт, для чего включали питание и, устанавливали нагрузки фаз с помощью резисторов, измеряли линейные и фазные напряжения и токи, при: а) симметричной нагрузке фаз ( Ra =1 кОм, Rb =1 кОм,
Rс =1 кОм); б) обрыве одной из фаз нагрузки и одинаковой нагрузке двух других фаз (такой же как в п. 3а); в) коротком замыкании одной из фаз нагрузки (начало фазы нагрузки соединяется проводом с нулевой точкой нагрузки) и одинаковыми сопротивлениями двух других фаз (теми же, что и в п. 3а); г) несимметричной нагрузке всех фаз ( Ra =1 кОм, Rb =680 Ом, Rс =330 Ом).