4. Хід виконання роботи

4.1. Проведіть дослід – паралельне з’єднання реостатів активного та активно-індуктивного опорів. Для цього виконайте такі дії:

4.1.1. Після перевірки схеми викладачем увімкніть вимикач QF.

4.1.2. Вмикаючи по черзі перемикачі SA1, SA2, SA5 і SA6, відрегулюйте за показаннями амперметра РА1 силу струму у колі так, щоб вона не перевищувала верхню межу вимірювання за струмом для ватметра або була наближена до неї, тобто І_к  І_нPW. Запишіть покази амперметра РА1 і PW у відповідні клітинки таблиці.

4.1.3. За допомогою щупів ХР1 – ХР2 виміряйте вольтметром діюче значення напруги в точках А і С джерела напруги. Запишіть покази вольтметра у відповідну клітинку таблиці.

4.1.4. Виміряйте значення сили струму у вітці реостата активних опорів EL1 – EL2. Для цього вставте вилку ХР3 – ХР4 амперметра РА2 у розетку XS3 і вимкніть перемикач S3. Запишіть показання амперметра у відповідну клітинку таблиці. Ввімкніть перемикач S3 і вийміть вилку ХР3 – ХР4 з розетки Х3.

4.1.5. Те саме зробіть для визначення сили струму у вітці індуктивних опорів L1 – L2.

4.2. Проведіть дослід – паралельне з’єднання реостатів активного, ємнісного й активно-індуктивного опорів. Для цього виконайте такі дії:

4.2.1. Не вимикаючи кола і не змінюючи параметрів переднього досліду, ввімкніть перемикач S2. Потім, вмикаючи по черзі перемикачі SA3 і SA4 і, стежачи при цьому за рухом стрілки амперметра РА1, відрегулюйте у колі таку силу струму, за якої відхилення стрілки у зворотному напрямі відносно попереднього досліду буде найбільшим. Запишіть показання приладів РА1 і PW у відповідні клітинки таблиці.

4.2.2. Виконайте пункти 4.1.3 - 4.1.5 і аналогічно виміряйте струм у вітці ємнісних опорів CB1–CB2.

4.3. Вимкніть перемикач QF і розрядіть конденсатори (див.п.3.3.2).

4.4. Переведіть покази стрілочних приладів в іменовані величини, подайте результати дослідів викладачеві на затвердження, після чого з дозволу викладача розберіть схему.

5. Опрацювання дослідних даних.

Для визначення параметрів електричного кола за дослідними даними використайте класичний або графоаналітичний методи.

5.1. Алгоритм розрахунку за формулами, наведеними у відповідних клітинках таблиці, такий. Використовуючи діюче значення напруги, активної потужності та струмів у відповідних вітках і в усьому колі, обчисліть і запишіть у відповідні клітинки таблиці:

повні потужності та провідності приймачів і всього кола (дослід 1 і 2) – за формулами відповідно:

; ; ; ;

; ; ; ;

Дані вимірювань і результати розрахунків параметрів кіл змінного струму з паралельно з'єднаними r, r-l і c елементами

Приймачі струму

Покази приладів

Результати обчислення

Вольтметр

Амперметр

Ватметр

Параметри електричного кола та формули для їх розрахунку

CV=…В/под

CA=…А/под

CW=…Вт/под

Iа

Iр

G

B

y

P

Q

S

cos φ

под.

В

под.

А

под.

Вт

А

А

См

См

См

Вт

вар

В А

-

Реостат двовітковий активного опору

-

-

NІ1=

І1=

-

-

Ia1=I1

-

g1=I1/Uк

-

y1=g1

P1=Uк^2g1

-

S1=P1

1

Котушка індуктивності

-

-

NІ2=

І2=

-

-

Ia2=P2/Uк

Ip2=bLUк

g2=P2/Uк^2

y2=I2/Uк

P2=Pк-P1

Q2 =Uк^2bL

S2=I2Uк

=P2./S2

Все коло

NUк=

Uк=

NІк=

Iк=

NРк=

Pк=

Iaк=Ia1+Ia2

Ipк=Ip2

gк= g1+g2

bк = bL

yк =Iк/Uк

Pк=P1+P2

Qк = Q2

Sк=IкU

=Pк/Sк

Реостат двовітковий активного опору

-

-

NІ1=

І1=

-

-

Ia1=I1

-

g1=I1/Uк

-

y1=g1

P1=Uк^2g1

-

S1=P1

1

Котушка індуктивності

-

-

NІ2=

І2=

-

-

Ia2=P2/Uк

Ip2=bLUк

g2=P2/Uк^2

y2=I2/Uк

P2=Pк-P1

Q2 =Uк^2bL

S2=I2U

=P2./S2

Конденсатор

-

-

NІ3=

І3=

-

-

-

Ip3=bCUк

-

bC=I3/Uк

y3=b3

-

Q3 =Uк^2bC

S3=Q3

-

Все коло

NUк=

Uк=

NІк=

Iк=

NРк=

Pк=

Iaк=Ia1+Ia2

Ipк=Ip2-Ip3

gк= g1+g2

bк = bL - bC

yк =Iк/Uк

Pк=P1+P2

Qк=Q3-Q2

Sк=IкU

=Pк/Sк

активні провідність, потужність і струм реостата ЕL1 – EL2 (дослід 1 і 2) – за формулами відповідно:

і ; ;

активну потужність, активну, повну та реактивну провідність котушки індуктивності, її реактивну потужність, активну та реактивну складову струму І₂ (дослід 1 і 2) – за формулами відповідно:

; ; ; ; ; ; ;

ємнісні провідність, потужність і струм конденсатора (дослід 2) – за формулами відповідно:

; ; ;

коефіцієнт потужності котушки індуктивності та кола (дослід 1 і 2) – за формулами відповідно: і ;

сумарні активні та реактивні складові струму, провідності та потужності кола – за формулами відповідно:

; ; ; ; .

5.2. Алгоритм графоаналітичного методу такий. Використовуючи виміряні значення напруги в колі та струмів у вітках і в усьому колі (див.табл.4.1), будуйте суміщені векторні діаграми для обох дослідів, з яких знаходьте невідомі значення активної і реактивної (індуктивної) складових струму, що проходить у реальній котушці індуктивності. Після цього за відповідними формулами (див. п.5.1) розраховуйте і заносьте до табл.4.1 значення опорів, активної потужності, коефіцієнта потужності кожного елемента та кола в цілому.

5.3. Методика побудови векторних діаграм.

5.3.1. Дослід 1. На аркуші міліметрового паперу побудуйте горизонтальний відрізок (рис.4.2, а), що у прийнятому масштабі відповідає напрузі кола U_к. Далі, врахувавши, що активна складова струму збігається за фазою з напругою, з початку координат за напрямом напруги відкладіть вектор АВ, адекватний у прийнятому масштабі струмів М_І струму І₁. Потім зробіть засічки радіусами: R_Ік = І_к/M_І – з точки А, та R_І2 = І₂/M_І – з точки В. З’єднавши шукану точку перетину С з початком і кінцем вектора І₁, одержите вектори струмів І_к та І₂ відповідно. Оскільки індуктивна складова І_2L струму котушки індуктивності відстає від напруги кола на кут 90^о, то, провівши з точки C перпендикуляр CD до напряму вектора напруги, одержите прямокутний трикутник АCD, що має назву трикутник струмів. Зверніть увагу, що катет AD даного трикутника в прийнятому масштабі дорівнює сумі активних струмів ΣІ_a елементів кола, а катет DC –реактивних, в даному випадку тільки індуктивному, тобто І_р = І_L. 5.3.2.

Дослід 2 (рис.4.2, б). Вектори U_к та І₁ будуйте так, як у п.5.3.1. Потім, врахувавши, що вектор струму на конденсаторі випереджає вектор напруги на кут 90, з точки В під кутом 90 відкладіть угору відрізок ВС, що відповідає в прийнятому масштабі струму І_С на конденсаторі. З одержаної точки С і точки

А аналогічно п.5.3.1 побудуйте методом засічок вектори І₂ та І_к. Розклавши вектор сили струму І₂ на горизонтальну та вертикальну складові, одержите трикутник струмів СED котушки індуктивності. Перемноживши довжину відповідних складових на масштаб струму, визначте активну (горизонтальний катет) та індуктивну І_L (вертикальний катет) складові сили струму в котушці. Значення усіх знайдених струмів запишіть у відповідні клітинки таблиці. Далі, провівши з шуканої точки D перпендикуляр DF до напряму вектора напруги, одержите прямокутний трикутник АDF – трикутник струмів для змішаного навантаження кола. Зверніть увагу, що катет AF даного трикутника в прийнятому масштабі дорівнює сумі активних струмів ΣІ_a в елементах кола, а катет FD – це реактивний струм кола, який в даному випадку дорівнює різниці векторів, тобто І_р = І_L – І_С.