2.4 Стенды для проведения лабораторных работ

Экспериментальные исследования по дисциплине «Электротехника» студенты проводят на универсальных лабораторных стендах, общий вид панели которых, представлен на рисунке 1. На каждом из них размещены приемники электрической энергии – три проволочных реостата R, катушки индуктивности L, батарея конденсаторов С, однофазные трансформаторы Т. Лабораторный автотрансформатор ЛАТР позволяет регулировать переменное напряжение в пределах от 0 до 250 В. На рабочем столе каждого стенда установлен комплект многопредельных электроизмерительных приборов, состоящий из трех ампер-метров, трех миллиамперметров, ваттметра и вольтметра.

Сборка электрических цепей осуществляется изолированными проводами. Все вольтметры снабжены удлинительными проводами с изолированными щупами, позволяющими определять напряжение на любом участке цепи.

Напряжение на стенд подается через автоматический выключатель и тумблер «Сеть». При этом загорается табло «Высокое напряжение» и сигнальные лампы.

До начала исследований необходимо дать характеристику электроизмерительным приборам, данные о приборах внести в таблицу 1.

Таблица 1 – Характеристика электроизмерительных приборов

№	Наименование прибора	Система прибора	Номинальная величина	Цена деления	Класс точности	Положе-ние шкалы
1
2
3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 ЛИНЕЙНАЯ РАЗВЕТВЛЕННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА. РЕЗОНАНС ТОКОВ.

1 Цель работы

1.1 Экспериментально получить резонанс токов в электрической цепи, состоящей из параллельного соединения катушки индуктивности и конденса-торной батареи, путем изменения емкости конденсатора.

1.2 Определить параметры цепи, изучить причины и следствия резо-нанса токов.

1.3 Приобрести практические навыки сборки электрических цепей, работы с электроизмерительными приборами, измерения электрических величин.

Таблица 1 – Характеристика электроизмерительных приборов

№	Наименование прибора	Система прибора	Номинальная величина	Цена деления	Класс точности	Положе-ние шкалы
1
2
3

2 Основные теоретические положения

Цепь, содержащая индуктивность и емкость - колебательный контур. При соединении колебательного контура с источником электрической энергии может возникнуть резонанс, если частота колебаний подводимого напряжения ƒ равна собственной частоте колебательного контура ƒ_О. Возможны два случая резонанса при последовательном соединении индуктивности и емкости с источником - резонанс напряжений, а при параллельном – резонанс токов.

Резонансом токов называется такое состояние цепи, когда общий ток совпадает по фазе с напряжением, реактивная мощность равна нулю и цепь потребляет только активную мощность. Резонанс токов возникает при парал-лельном соединении индуктивной и емкостной нагрузок и равенстве реактивных проводимостей b_L= b_C.

Резонанс токов характеризуется рядом явлений.

Полная проводимость всей электрической цепи приобретает минимальное значение и становится равной активной проводимости:

Y = = g (1)

Минимальное значение проводимости обуславливает минимальное значение общего тока, который становится равным активной составляющей тока катушки:

I =Y U = g U = I_а (2)

Емкостный ток I_C и индуктивная составляющая тока катушки I_L стано-вятся равными, могут достигать большой величины и намного превышать ток, потребляемый электрической цепью из сети:

I_L = b_LU = b_C U= I_C (3)

Реактивная мощность становится равной нулю:

Q = b_LU² - b_C U² = Q_L - Q_C = 0 (4)

Полная мощность равна активной мощности:

S=YU² =g U² =P (5)

Коэффициент мощности при резонансе равен единице:

cos  = ==1 (6)

Резонанс токов может быть получен путем подбора параметров цепи индуктивности катушки – L или емкости конденсатора – C при заданной частоте источника питания или путем подбора частоты источника питания при заданных параметрах цепи.

Электрический резонанс имеет большое практическое значение. Электрические резонансные контуры широко используются в радиотехнике, измерительной технике, в различных схемах автоматики. Режим резонанса токов имеет большое практическое значение в технике сильных токов, так как позволяет повысить коэффициент мощности электрических установок про-мышленных предприятий.