Лабораторная работа n 3

КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ.

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ИНДУКТИВНОЙ КАТУШКИ И КОНДЕНСАТОРА В ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1.1. Овладение методикой экспериментального определения параметров элементов схем замещения приемников электрической энергии переменного тока.

1.2. Исследование цепи при изменении емкости конденсаторов.

1.3. Изучение режима резонанса токов.

1.4. Овладение методикой компенсации реактивной мощности.

2.ОБЪЕКТЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Схема электрической цепи

рис. 3.1.

2.2. Описание лабораторной установки.

Объекты исследования – реальная индуктивная катушка, обладающая активным R_к, индуктивным X_L, полным Z_к сопротивлениями и индуктивностью L, и батарея конденсаторов емкостью С (из блока конденсаторов стенда), а также их параллельное соединение.

Регулирование величины действующего значения синусоидального напряжения, подаваемого на вход исследуемой цепи, осуществляется автотрансформатором TV, подключаемым к клеммам «А» и «О» распределительного блока стенда.

Измерение напряжения осуществляется вольтметром PV; измерение токов на входе и на отдельных участках цепи – амперметрами PA₁, РА₂, РА₃. Активная мощность цепи измеряется ваттметром PW.

3. РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ.

3.1. Подготовить бланк протокола.

3.2. Изучить по конспекту лекций и учебникам теоретический материал.

3.3. Пройти собеседование и получить допуск к работе.

3.4. Собрать электрическую цепь, схема которой изображена на рис. 4.1. Вольтметр PV следует подключить к выходным клеммам автотрансформатора TV. Рукоятка автотрансформатора должна быть повернута против часовой стрелки до упора, что обеспечивает минимальное выходное напряжение. Все конденсаторы выключить.

3.5. Подключить цепь к источнику и установить поворотом рукоятки автотрансформатора TV по часовой стрелке напряжение U=100 В.

Исследовать параметры активно-индуктивного приемника электрической энергии (реальной индуктивной катушки). Снять показания приборов и занести их в таблицу 3.1.

Таблица 3.1.

Измерено			Вычислено
U, В	Iк, А	Р, Вт	cos к	tq к	Qк, вар	Rк, Ом	XL, Ом

3.6. Рассчитать емкость батареи конденсаторов (компенсирующего устройства), которую необходимо подключить параллельно активно-индуктивному приемнику, чтобы повысить коэффициент реактивной мощности до значения tg = (задается преподавателем).

Подключить батарею конденсаторов рассчитанной или близкой к рассчитанной емкости параллельно активно-индуктивному приемнику, снять показания при том же напряжении и занести их в таблицу 3.2.

Таблица 3.2.

Измерено						Вычислено
U, В	P, Вт	I, А	Iк,, А	IС, А	C, мкФ	cos 	tq 	QС, вар	Q, вар

3.7. Включить три конденсатора суммарной емкостью 1,75 мкФ.

Измерить токи в ветвях с индуктивной катушкой I_к, конденсатором I_С, ток в неразветвленной части цепи I и активную мощность цепи Р.

Результаты измерений внести в первую строку табл. 3.3.

Таблица 3.3.

№ п/п	Измерено						Примечание
	U, В	I, А	P, Вт	Iк, А	IС, А	С, мкФ
1
2
3
4
5
6
7

3.8. Постепенно увеличивая емкость конденсаторной батареи, сделать еще 6 замеров по приборам. Четвертый замер должен соответствовать минимальному току в неразветвленной части цепи, седьмой – максимальной емкости С=30 мкФ.

3.9. По данным табл. 3.1. рассчитать для цепи с параллельным соединением индуктивной катушки и конденсатора полную мощность S, реактивную мощность Q, полное сопротивление Z, коэффициент мощности cos , разность фаз  напряжения на входе цепи и тока

Результаты расчетов внести в таблицу 3.4.

Таблица 3.4.

№ п/п	Вычислено					Примечание
	S, ВА	Q, вар	Z, Ом	cos φ	φ
1
2
3
4
5
6
7

3.11. По данным табл. 3.2. построить в одной системе координат графики зависимостей от «С» следующих величин: I, I_к, I_С, P, Q.

3.12. По данным табл. 3.2. построить в одной системе координат графики зависимостей от «С» следующих параметров: Z, cos φ, φ.

3.13. Построить векторные диаграммы электрической цепи для трех случаев:

-активно-индуктивный характер цепи;

-активно-емкостный характер цепи;

-резонанс токов.

3.14. Сформулировать и записать выводы по работе.

4. Контрольные вопросы

4.1. Как можно определить активную и реактивную проводимости реальной индуктивной катушки?

4.2. Как можно определить активную, реактивную и полную проводимости исследуемой цепи?

4.3. Каковы условия наступления резонанса токов?

4.4. Что понимается под активной, реактивной и полной мощностью цепи?

4.5. Как рассчитывается коэффициент мощности и каково его технико-экономическое значение?

4.6. Как можно определить добротность параллельного резонансного контура?

4.7. Типовая программа контроля знаний.

4.7.1. Заданы основные параметры, характеризующие синусоидальные ток и напряжение: U = 17,7 В, ψ_u = 35⁰, I_m = 4,4 A, ψ_i = - 25⁰. Определить полную проводимость, разность фаз напряжения и тока, активную и реактивную проводимости, составить схему замещения электрической цепи.

4.7.2. В цепи с параллельным соединением R,L,C элементов мгновенное значение напряжения u = 64sin(230t - 45⁰), R = 65 Ом, L = 0,278 Гн, C = 108,7мкФ. Рассчитать действующие значения токов на отдельных элементах и мгновенное значение тока неразветвленной части цепи, определить активную, реактивную и полную мощности.

4.7.3. Определить значение емкости С конденсатора, при которой в цепи установится резонанс токов. Найти входное сопротивление цепи при резонансе, а также токи ветвей. Напряжение сети равно 120 В, а параметры цепи равны R = 3 Ом, X_L = 4 Ом.

4.9.4. Определить ток неразветвленной части цепи и коэффициент мощности приемника электрической энергии, если U = 120 В, частота f = 50 Гц, R = 12 Ом, X_L = 20,8 Ом, С = 79,5 мкФ?

4.9.5. Определить величину полной мощности цепи с параллельным соединением идеальных R, L, C элементов, если: I_R = 6 A, I_L = 10 A, I_C = 2 A, U = 100 В.

1. 1000 ВА

2. 1800 ВА

3. 200 ВА

4. BA

5. 1400 ВА