Лабораторна робота № 5 - студопедія
Дослідження електричного кола змінного струму з
паралельним з'єднанням котушки і конденсатора
Вивчення явища резонансу струмів, дослідження особливостей резонансної ланцюга при паралельному з'єднанні котушки індуктивності і ємності, придбання навичок в побудові векторних діаграм, а також вивчення способу збільшення коефіцієнта потужності ланцюга за допомогою статичних конденсаторів.
5.2. ПРИЛАДИ І ОБЛАДНАННЯ
Для виконання лабораторної роботи використовуються наступні прилади та обладнання:
- вольтметр випрямної системи з межею вимірювань
- амперметр випрямної системи з межею вимірювань
- ватметр електродинамічної системи багатограничний - 1 шт .;
5.3. Час, відведений на РОБОТУ
На виконання даної роботи відводиться 2 академічні години.
5.4. ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ
Ланцюг, зображена на рис.5.1, складається з двох паралельних гілок. На вхід ланцюга подано напругу u = Um sinwt.
Перша гілка джерела живлення є активно-індуктивному, а друга активно-ємнісний. Тому струм I1 відстає по фазі від напруги U на кут j1. а струм I2 випереджає цю напругу U на кут j2 (рис.5.1 б).
Струм в нерозгалужене частини ланцюга за першим законом Кірхгофа дорівнює:
Схема (а) і векторна діаграма струмів і напруг
(Б) при паралельному включенні котушки і конденсатора
у другій гілці;
у всій ланцюга або.
Реактивна потужність в першій гілці;
у другій гілці;
Відповідно повні потужності дорівнюють:
Розглянутий спосіб розрахунку ланцюгів при великому числі (більше двох) паралельних гілок стає громіздким. Для розрахунку розгалуженої ланцюга з великим числом гілок зазвичай користуються більш простим методом провідностей.
2-й спосіб. Відомо, що провідність ділянки ланцюга називається величина, зворотна його опору. Отже, якщо всі елементи векторної діаграми струмів (ріс.5.1б) поділити на значення напруги на вході ланцюга, вийде діаграма проводимостей, подібна діаграмі струмів (рис.5.2).
З діаграми проводимостей слід, що повна провідність ланцюга
де Y - повна провідність ланцюга;
q - активна провідність;
b - реактивна провідність.
Активна складова струму збігається з напругою на вході по фазі
Величина і є активна провідність першої гілки.
Аналогічно, - активна провідність другої гілки.
Активна провідність всьому ланцюгу.
Реактивна провідність першої гілки bL визначена по реактивної складової струму. Реактивна складова струму зрушена щодо напруги на кут + p / 2 (для ємнісного опору) або -p / 2 (для індуктивного).
тобто реактивна провідність першої гілки
реактивна провідність другої гілки
звідси повна реактивна провідність ланцюга
Кут зсуву фаз між напругою на вході U і загальним струмом I знаходиться зі співвідношення
Отже, при використанні методу проводимостей для визначення струму ланцюга немає необхідності визначати струми в гілках, а досить визначити повну провідність Y. тоді I = UY.
Активна потужність всього ланцюга.
Реактивна потужність всього ланцюга.
Повна потужність всього ланцюга.
У ланцюзі з паралельно включеними котушкою індуктивності і конденсатором загальний струм ланцюга може або відставати на кут j від напруги при Ip1> Ip2. або випереджати його при Ip1 В останньому випадку має місце резонанс струмів. На рис.5.3 приведена векторна діаграма при резонансі струмів. Активні складові струмів в паралельних гілках Iа1 і Iа2 збігаються по фазі з напругою, а реактивні Iр1 і Iр2, зрушені на 180 0. повністю компенсують один одного. При цьому кут зсуву фаз загального струму ланцюга і напруги дорівнює нулю. Векторна діаграма електричного кола при паралельному включенні котушки і конденсатора при резонансі струмівСхожі статті