1 2 3 4 5 6 7 / 11 7 8 9 10 11

Контрольные вопросы

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 11

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

1. В чем основные различия физических явлений в цепях переменного и постоянного тока?

2. Чем физически объясняется отставание тока в цепи индуктивной катушки от напряжения, приложенного к ее зажимам?

3. Чем объяснить опережение тока в цепи конденсатора относительно напряжения, приложенного к его обкладкам?

4. Сформулируйте закон Ома для цепи переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости.

5. В какой цепи и при каком условии наступает резонанс напряжений? Объясните энергетические процессы, протекающие в электрической цепи при резонансе напряжений.

6. Объясните, почему при резонансе напряжений ток в цепи максимален.

7. Как изменится резонансная частота в цепи с последовательным соединением , , , если емкость увеличить в 4 раза?

8. На каком участке цепи (рис. 7) напряжение при резонансе равно напряжению источника питания?

Рис. 7

Рис. 8

9. Как изменится ток (увеличится, уменьшится, останется без изменения) в цепи, показанной на рис. 8, при замыкании выключателя В, если .

10. Оцените величину коэффициента мощности при резонансе напряжений по сравнению с коэффициентом мощности до резонанса.

11. Каким электроизмерительным прибором можно определить состояние резонанса в неразветвленной цепи, если настройка в резонанс ведется при неизменном действующем значении входного напряжения?

12. К каким аварийным последствиям может привести резонанс напряжений в электрических цепях?

Работа № 3

Исследование цепи однофазного синусоидального
напряжения с параллельным соединением приемников
электрической энергии. Резонанс токов

Цель работы. Изучение процессов в электрической цепи с параллельным соединением приемников, содержащих индуктивные и емкостные элементы, при различном соотношении их параметров. Опытное определение условий достижения в данной цепи явления резонанса токов.

Общие сведения

На рис. 9 представлена электрическая цепь однофазного синусоидального напряжения с параллельным соединением двух приемников, один их которых на схеме замещен последовательным соединением резистора и емкостного элемента, а второй – последовательным соединением резистора и индуктивного элемента. Токи в приемниках определяются по закону Ома:

; ,

где		- действующее значение напряжения источника электрической энергии;
	, ,	- активное, емкостное и полное сопротивления первого приемника;
	, ,	- активное, индуктивное и полное сопротивления второго приемника;

, .

Вектор тока источника электрической энергии равен сумме векторов токов приемников:

Векторная диаграмма напряжения и токов для рассматриваемой схемы приведена на рис. 10.

Рис. 9

Рис. 10

Энергетические процессы в электрической цепи характеризуются величинами активной , реактивной и полной мощности, а также коэффициентом мощности .

Для первого приемника

, , , .

Для второго приемника

, , , .

Для двух приемников

, , , .

В соответствии с балансом активной и реактивной мощностей под , , , следует понимать также активную, реактивную и полную мощности источника электрической энергии и его коэффициент мощности.

При исследовании процессов в цепях с параллельным соединением приемников вектор тока в каждой ветви условно представляют в виде суммы векторов активной и реактивной составляющих тока. Вектор активной составляющей тока совпадает по направлению с вектором напряжения , а вектор реактивной составляющей перпендикулярен этому вектору.

Величины активной и реактивной составляющих токов приемников (см. рис. 10)

; ;

; ,

где и - углы сдвига фаз между вектором напряжения и векторами токов и .

Представление токов активными и реактивными составляющими позволяет путем их сложения найти активную и реактивную составляющие тока источника и по ним определить ток источника .

; ; .

Из векторной диаграммы рис. 10, следует:

; ; .

Косинус угла сдвига фаз между вектором тока источника и вектором напряжения источника определяется из выражения

В электрических цепях с параллельным соединением приемников, содержащих индуктивные и емкостные элементы, может, при определенных условиях, возникать явление резонанса токов. Резонансом токов называется режим, при котором ток источника электрической энергии совпадает по фазе с напряжением источника, т.е. . Следовательно, условием резонанса токов является равенство нулю реактивной мощности цепи и реактивной составляющей тока источника электрической энергии.

Применительно к электрической цепи, изображенной на рис. 9,

; .

Из условия резонанса токов следует, что

; .

При резонансе токов коэффициент мощности цепи

Ток в ветви с источником электрической энергии содержит только активную составляющую, является минимальным по величине и может оказаться значительно меньше токов в каждом из параллельно включенных приемников:

Домашнее задание

1. Проработать теоретический материал по теме лабораторной работы /Л1, с. 95-104; Л2, с. 287-292, 300-306; Л4, с. 108-114, 118-121; конспект лекций/.

2. Изучить порядок проведения работы и начертить в рабочей тетради табл. 5.

Рабочее задание

1. Собрать электрическую цепь, изображенную на рис. 11. В первую ветвь включаются последовательно одна секция лампового реостата с сопротивлением и батарея конденсаторов с емкостным сопротивлением . Во вторую – катушка индуктивности с подвижным ферромагнитным сердечником и последовательным соединением всех трех обмоток, ее образующих. Катушка в целом обладает активным и индуктивным сопротивлениями. Ветви соединены параллельно и подключены к источнику электрической энергии с действующим значением напряжения , равным 220 В (данное напряжение берется с зажимов А и В или В и С, или А и С трехфазного источника электрической энергии).

2. Записать паспортные данные электроизмерительных приборов.

3. Ферромагнитный сердечник катушки установить в положение, при котором ее индуктивность будет наибольшей по величине.

Рис. 11

4. Включить схему под напряжение и исследовать влияние величины индуктивности катушки на параметры цепи, измеряемые приборами. Для этого, выдвигая сердечник, т.е. уменьшая величину индуктивности, проделать семь опытов, три из которых соответствуют области до резонанса, один – в околорезонансной области с минимальным значением тока источника электрической энергии, три – в области после резонанса. Данные, полученные при проведении опытов, занести в табл. 5.

Таблица 5

Номер опыта
Номер опыта	В	А	Кол-во дел.	Вт

5. По результатам опытов вычислить величины, входящие в табл. 6.

Таблица 6

Номер опыта

Вт

ВА

ВАр

о.е.

ВА

ВАр

о.е.

Ом

Вт

ВА

о.е.

Гн

Формулы для расчета

; ; ; ;

; ; ; .

6. Используя данные табл. 5 и табл. 6 рассчитать активные и реактивные составляющие токов всех ветвей.

Расчетные формулы

; ; ; ;

; .

Данные расчета занести в табл. 7. В эту же таблицу перенести численные значения индуктивности из табл. 6.

Таблица 7

Номер опыта
Номер опыта	Гн	А

7. Построить в общей системе координат зависимости , , , как функции от .

8. Построить в масштабе три векторные диаграммы, одна из которых соответствует условию , вторая , третья . На каждой диаграмме должны быть изображены векторы напряжения , токов , , , , , , , , , а также углы , , , значения которых рассчитываются через косинусы этих углов посредством отыскания функции arccos.

9. Проанализировать полученные зависимости и векторные диаграммы и сделать выводы по работе, которые должны отражать особенности физических процессов в цепи с параллельным соединением ветвей, содержащих индуктивные и емкостные элементы.

10. Студенты ряда специальностей (по указанию преподавателя) дополнительно к п.п. 1-9 по данным табл. 5, 6, взятым для опытов 2, 4, 6, рассчитывают активные, реактивные и полные проводимости отдельных ветвей, активную, реактивную и полную проводимость параллельного соединения, через которые определяют величины эквивалентных активного, индуктивного, емкостного и полного сопротивлений параллельного соединения.

Формулы для расчета

; ; ; ;