1. Завдання на виконання роботи
Усвідомити фізичну суть активного, реактивного (індуктивного та ємнісного) і повного опорів у колі змінного струму.
Опанувати методику вимірювання параметрів електричної енергії, зокрема спадів напруг, сили струму й активної потужності.
З’ясувати особливості послідовного з’єднання r, r-L і C елементів у колі однофазного змінного струму.
Дослідити роботу кола однофазного змінного струму з послідовно з’єднаними елементами, зокрема: тільки резисторами; резистором і реальною котушкою індуктивності; резистором і конденсатором; резистором, реальною котушкою індуктивності та конденсатором.
Опанувати навичками застосування закону Ома та другого закону Кірхгофа для розрахунку й аналізу стану кіл змінного струму з активним, активно-індуктивним та активно-ємнісним навантаженням.
Розрахувати за даними дослідів параметри електричного кола, зокрема величину опорів реостатів, котушки індуктивності та конденсатора.
Побудувати для кожного досліду суміщену векторну діаграму та трикутники опорів і потужностей.
Проаналізувати результати досліджень, записати висновки.
2. Лабораторна установка та її електрична схема.
Установка збирається з елементів кола, рекомендований перелік яких наведено в дод. 4. Принципову схему для дослідження кіл з послідовно з’єднаними елементами показано на рис. 3.1.
Розташування вимикача джерела напруги QF, вимірювальних приладів і затискачів активних EL, ємнісних CB та індуктивних L елементів кола, що змонтовані на відповідній ділянці панелі універсального лабораторного стола, показано на схемі умовно. Зібрана таким чином з допомогою перемичок (потовщені лінії на схемі) та гнучких проводів (тонкі з’єднувальні лінії) вихідна схема надає можливість оперативно проводити її переобладнання відповідно до тієї, яка підлягає дослідженню. Кожен з реостатів має по дві вітки відповідних елементів, кількість приєднання яких у коло регулюється за допомогою перемикачів SA1 – SA10. Об’єднання двох реостатів EL3 – EL6 у один збільшує діапазон регулювання сили струму в колі в дослідах з активними, активно-індуктивними та активно-ємнісними опорами і дає можливість регулювати величину добротності схеми при резонансі напруг за послідовного з’єднання одночасно r-, L- і C- елементів.
Вмикання споживачів у мережу здійснюється з допомогою вимикача QF.
Силу струму в колі визначають за показаннями амперметра PA.
Спад напруг у колі та на окремих його ділянках (опорах) вимірюють вольтметром PV з щупами ХР1 і ХР2.
Загальну активну потужність кола вимірюють за допомогою ватметра PW електродинамічної системи, межі вимірювання за струмом і напругою якого вибирають відповідно до вибраних граничних значень струму та напруги в колі, наприклад 2,5 а і 300 В.
3. Підготовка до виконання роботи.
3.1. Ознайомтеся з розташуванням на панелі лабораторного стола затискачів вимикача QF джерела напруги та його клем А, В, С і N, активного (поз. EL1 – EL6), ємнісного (поз. CB1 – CB2) та індуктивного (поз. L1 – L2) опорів, перемикачів SA1-SA10. Перевірте справність приєднувальних затискачів ХТ1 – ХТ10 і запам’ятайте положення «Ввімкнено» та «вимкнено» на вимикачі QF і перемикачах SA1 – SA10.
3.2. Виберіть необхідні для дослідів прилади, визначте їх тип, систему, номінали шкал, клас точності та встановіть їх відповідність вимогам, вказаним в описі установки. Заповніть таблицю приладів (див. Загальні положення табл. 2). Зверніть увагу на розміщення на панелі ватметра генераторних (позначені зірочками) і навантажувальних затискачів «І» - послідовної та «U» - паралельної його обмоток.
3.3. Зберіть схему, зображену на рис.3.1 в такій послідовності:
3.3.1. Приєднайте щупи XP1 і XP2 до клем вольтметра РV.
3.3.2. Розрядіть конденсатор, для чого притисніть щупи XP1 і XP2 до затискачів ХТ2 і ХТ7.
3.3.3. Жорсткими перемичками об’єднайте в один вузол затискачі ХТ4 і ХТ5, а в другий – ХТ6-ХТ10.
3.3.4. Гнучкими провідниками з’єднайте:
1) генераторні затискачі ватметра PW між собою та клему А джерела напруги;
2) клему С джерела напруги – з затискачем «U» ватметра, амперметром та вузлом ХТ4 – ХТ5;
3) до затискача «І» ватметра приєднайте провідник від контакту ХР3.