Порядок выполнения работы. Исследование параллельной RLC цепи переменного
Лабораторная работа № 6
Исследование параллельной RLC цепи переменного
Тока. Резонанс токов.
Цель работы: 1. Исследовать возможности появления резонанса токов в
однофазной цепи синусоидального тока при параллельном
соединении элементов.
2. Построить резонансные кривые в функции от частоты.
3. Исследовать возможность компенсации угла сдвига фаз с
помощъю батареи конденсаторов.
Подготовка к работе.
1. По списку рекомендуемой литературы ( [1] , c. 114-122; [2] , c. 97-98, 92-94; [4] , c. 87-91 , 101-105; [5] , c. 95-104) изучить теоретический материал и выписать формулы для нахождения
- активной проводимости, g ;
- индуктивной проводимости, ВL ;
- емкостной проводимости, Вс;
- реактивной проводимости, В ;
- модуля полной проводимости , У ;
- тока в активном сопротивлении, Ig ;
- тока в индуктивности , IL ;
- тока в емкости , IC ;
- полного тока при параллельном соединении элементов;
- коэффициента мощности, cos φ;
- активной мощности, Р ;
- реактивной мощности, Q ;
- полной мощности, S ;
Примечание: токи и мощности должны выражаться через
проводимости.
2. В соответствии с полученным у преподавателя вариантом задания (табл. 6.1) и со схемой рис. 6.1 и, используя формулы п. 1, вычислить величины, входящие в таблицу 6.2.
Таблица 6.1
| № варианта задания | V , B | R , Om | L , мГн | С , мкФ | Примечание |
| …. | |||||
Таблица 6.2
| № п | g Omm | ВL Omm | Вс Omm | В Omm | Y Omm | Ig мА | IL мА | IC мА | cos φ | φ | P Вт | Q ВаР | S ВА | Прим. |
Примечание : 
- резонансная частота;
f0 – f1= 2кГЦ ; f2 – f0= 2 кГЦ .
Рис. 6.1.
3. Ознакомиться тщательно с графиками зависимости Ig , IL , IC , I от частоты цепи f , приведенными на рис. 2.19 [5].
4. Ознакомиться по литературе ( [1], c. 121-122, [4], c.115-117) с примером расчета емкости батареи конденсаторов, которую необходимо включить параллельно индуктивному потребителю с cos φn ,чтобы довести коэффициент мощности установки до заданного значения cosφ(компенсация реактивной мощности).
Порядок выполнения работы.
В работе используются: генератор сигналов ГС, осциллограф, приборы: МВА, АВ1, АВ2, Изм М; сменная панель 17Л 03/6 и съемные элементы.
1. Установить сменную панель на коммутирующее плато и съемные элементы согласно заданию. С помощью гибких проводников соединить
клеммы выхода генератора сигналов с гнездами Х1 и Х2; гнездо «1» генератора соединяется с гнездом Х2. Подключите милливольтамперметр МВАк гнездам Х5 и Х6. Соедините проводниками между собой попарно гнезда Х8и Х10. Для измерения токов в элементах использовать прибор АВ1, а для измерения тока в главной ветви – прибор АВ2.
2. Включить сеть стенда, генератор сигналов ГС, питание электронных вольтметров. Осциллограф должен быть готовым к работе.
3. Установите частоту генераторов сигналов ГС, близкую к резонансной (в неразветвленной части цепи между клеммами Х4 и Х7 ток будет минимальным), регулятором частоты и переключателем «Множитель частоты». Также регулятором выхода установить заданное напряжение на входе электрической цепи.
4. Измерьте частоту, токи I , Ig , IL , IC , Uна выходе ГС и активную мощность Р при 7 значениях частот (три значения частот, меньших f0 ,и тризначения частот,больших f0 ; ∆f = 2 кГц )и данные занести в таблицу 6.3.
Таблица 6.3
| №№ п/п | Частота, кГц | V, B на выходе ГС | I мА | Ig мА | IL мА | IC мА | Р,Вт |
| f = fo= | |||||||
5. Сравните экспериментальные данные (табл. 6.3) с вычисленными (табл. 6.2) и сделайте вывод.
6. По данным табл. 6.3 постройте:
а) частотные характеристики исследуемой цепи при параллельном соединении элементов (см. п.3 «Подготовка к работе») ;
б) векторные диаграммы напряжений при f < fo , f = fo , f > fo.
7. Оставьте на съемной панели два элемента; резистор и индуктивную катушку и при задаваемых преподавателем значениях V и fпроведите измерения, данные занесите в табл. 6.4.
Таблица 6.4
| До компесации угла сдвига фаз (без С) | После компенсации угла сдвига фаз ( с С ) | |||||||||||
| V | Ig | IL | P | φ | cos φ | V | Ig | IL | IC | P | φ | cos φ |
| В | мА | мА | Вт | - | - | В | мА | мА | мА | Вт | - | - |
8. Рассчитайте по формуле 5.101 [1] величину емкости С и установите конденсатор емкостью С на съемной панели и произведите измерения; данные занесите в таблицу 6.4.
Контрольные вопросы.
1. Чем вызван фазовый сдвиг тока относительно напряжения в электрических цепях переменного тока ?
2. Почему резонанс в параллельной цепи называется резонансом тока ?
3. Обязательно ли уменьшается общий ток, если параллельно катушке включить конденсатор ?
4. Какими способами можно добиться резонанса токов ?
5. Каково применение резонанса токов ?
6. Что называется коэффициентом мощности ?
7. Чему равны мощности потребления электрической энергии при резонансе токов ?
8. Каково практическое значение cos φ ?