Контрольные вопросы

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

1. Чему равен угол фазового сдвига между напряжением и током:

а) для резистора;

б) для конденсатора;

в) для индуктивной катушки, у которой r_k << w L_k?

2. Как опытным путем определить параметры пассивного двухполюсника?

3. Запишите все выражения, по которым можно рассчитать активную мощность в цепи синусоидального тока.

4. Изменением каких параметров можно настроить цепь в резонанс напряжений?

5. Какие опасные явления и при каких условиях могут сопровождать резонанс?

6. Чему равно полное сопротивление цепи (рис. 2.2) при резонансе?

7. Запишите формулы для вычисления добротности, коэффициента затухания и волнового сопротивления для цепи (рис. 2.2) при X_L = X_C ,

Литература: [3, с. 21, 45. 46; 4, с. 560: 1, с. 11, 20, 38; 5, с. 49-54, 59-64, 69-73, 316].

Лабораторная работа № 3

ПОВЫШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ В
ОДНОФАЗНОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Цель работы: ознакомиться с применением конденсаторов для компенсации реактивной составляющей тока активно-индуктивной нагрузки и с явлением резонанса токов.

Программа работы

1. Собрать электрическую цепь по схеме (рис.3.1) при отключенных конденсаторах (параметры приемника r и L устанавливаются преподавателем и при проведении всей работы остаются неизменными).

Рис. 3.1. Повышение коэффициента мощности при помощи конденсаторов

Измерить ток, напряжение, активную мощность и определить коэффициент мощности cos j и реактивную мощность Q . Данные измерений и вычислений занести в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Измерение коэффициента мощности

По результатам измерений построить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжения, указав на ней активную и реактивную составляющие тока и угол j.

2. Подключить конденсатор в цепи (рис. 3.1) (величина емкости С устанавливается преподавателем). Измерить токи, напряжение, активную мощность и вычислить коэффициент мощности цепи с конденсатором и реактивную мощность Q . Результаты измерений и вычислений занести в табл. 3.1.

3. Осуществить в цепи (см. рис. 3.1) режим резонанса токов. Для этого подобрать такое значение емкости конденсаторов, при котором выполняется условие Р » U × I , что соответствует cos j = 1.

В этом режиме измерить напряжение, токи, активную мощность, вычислить сшф и реактивную мощность, занести все эти данные в табл. 3.1.

4, Установить емкость больше, чем при резонансе, подключив параллельно еще один конденсатор. Убедиться, что cos j стал меньше, т.е. имеет место « перекомпенсация».

Измерить напряжение, активную мощность, токи. Вычислить коэффициент мощности, реактивную мощность. Занести эти данные в табл.3.1.

5, С помощью ЭВМ построить векторные и временные диаграммы тока и напряжения на входе цепи (рис. 3.1). Для режима п.4 определить с помощью векторной диаграммы знак угла j и знак реактивной мощности.

6, Для режима резонанса токов (п. 3) рассчитать необходимое значение емкости С_рез,

Пояснения к работе

Энергетические процессы в электрической цепи синусоидального тока характеризуются понятиями:

- активная мощность ;

- реактивная мощность ;

- полная мощность ;

- коэффициент мощности ,

Все эти величины могут быть определены по измеренным току I, напряжению U и активной мощности Р на входе цепи. Для определения знака угла j необходимы дополнительные опыты.

В лабораторной работе исследуется параллельное соединение приемника и конденсаторов. Все опыты рекомендуется выполнять при неизменном напряжении сети, а при построении векторных диаграмм нужно это напряжение брать за основу, принимая его начальную фазу равной нулю (y_и =0).

К пункту 1. Для нахождения активной и реактивной составляющих тока приемника на векторной диаграмме следует разложить вектор на две составляющие: параллельную и перпендикулярную вектору (рис. 3.2,а).

в)	г)
Рис. 3.2. Векторные диаграммы при различных значениях емкости конденсаторов

К пункту 2. При подключении конденсатора в нем будет проходить ток емкостного характера, который находится в противофазе с реактивной составляющей тока приемника Поэтому реактивная составляющая тока на входе цепи уменьшается. Это вызывает уменьшение утла j и увеличение cos j (рис. 3.2,6).

Уменьшается и ток , что вызывает уменьшение потерь в линии электропередачи.

К пункту 3. При резонансе и реактивная составляющая тока на входе цепи равна нулю, что соответствует j = 0 и cos j = 1 (рис. 3.2,в). Потребляемый ток минимален и равен активной составляющей тока приемника .

К пункту 4. При подключении большой емкости угол j меняет знак (j < 0). Ток в этом случае опережает напряжение, а коэффициент мощности уменьшается по сравнению с режимом резонанса (рис. 3.2,г).

К пункту 5. Построение векторных и временных диаграмм осуществляется с помощью программы ЭВМ LAB3.mcd в системе MathCad после ввода результатов измерений и вычислений из табл. 3.1. Векторные диаграммы получаются при работе программы в виде векторов для каждого из режимов (пп. 1-4).

В отчете диаграммы должны быть представлены для всех режимов в виде (рис. 3.2) с указанием масштаба векторов и их обозначениями.

К пункту б. При резонансе , и реактивная составляющая тока на входе цепи I_p = 0, что соответствует j = 0 и cos j = 1.

В программе LAB3.mcd по условию резонанса токов вычисляется точное значение емкости конденсатора С_рез, которое необходимо сравнить с емкостью набранной на лабораторном стенде в режиме, принятом за резонанс токов при проведении эксперимента (п. 3).

Контрольные вопросы и задачи

1. Как изменится угол j и коэффициент мощности приемника, если:

а) увеличится активное сопротивление r;

б) увеличится индуктивность L?

2. Как изменятся потери в линии электропередачи после компенсации реактивной составляющей тока приемника, если напряжение U и активная мощность Р приемника остаются неизменны?

3. Поясните при помощи векторной диаграммы, почему изменяется cos j цепи при подключении конденсаторов.

4. Запишите соотношение между параметрами r, L , C цепи (см. рис. 3.1) на известной частоте f в режиме резонанса токов (реактивная проводимость b = 0).

5. С помощью векторной диаграммы найдите, каким будет ток в неразветвленной части цепи (рис. 3.1) в режиме резонанса токов, если активное сопротивление приемника r станет равным нулю?

6. Цепь находится в режиме резонанса токов (рис. 3.1). Определить знак реактивной мощности, если:

а) увеличить емкость С конденсаторов:

б) уменьшить емкость С конденсаторов.

Литература: [3, с. 114-122; 5, с. 73-77, 316, 86-89].

Лабораторная работа № 4