Методика определения коэффициента мощности cosj , активного сопротивления RA, и емкости конденсатора С, расчета постоянной электрического счетчика
Коэффициент мощности cosj в цепи переменного тока можно определить, зная мощность, силу тока и напряжение по формуле (20.21).
Для этого необходимо измерить указанные параметры с помощью ваттметра, амперметра и вольтметра соответственно.
Активное сопротивление RA можно рассчитать, измерив с помо щью вольтметра и амперметра напряжение и силу тока на участке цепи, обладающим таким сопротивлением (т.е. на реостате):
. (20.28)
Емкость каждого конденсатора Ci можно рассчитать, зная емкость всего блока С. Схема соединения изображена на рисунке 20.5. Все конденсаторы в блоке одинаковы. Емкость блока можно найти из формулы (20.13), рассчитав его емкостное сопротивление:
(20.29)
Таким образом,
. (20.30)
Количество теплоты Q , выделившееся на активном сопротивлении за время Dt, можно найти, используя электросчетчик. Для этого необходимо воспользоваться или цифровой шкалой счётчика или посчитать число оборотов N1 диска за время наблюдения Dt1 . Считая постоянную А известной, Q можно найти по формуле (20.26). Экспериментальную постоянную счетчика можно рассчитать, зная, при мощности Р в цепи за время Dt2 диск счетчика делает N2 оборотов. Иначе:
. (20.31)
Порядок выполнения работы
1. Познакомьтесь со схемой включения приборов и их характеристиками.
2. Включите установку в сеть. Установите в цепи с помощью реостата такой ток, чтобы ваттметр показывал не меньше 50 Вт.
3. Измерьте мощность, силу тока и напряжение. Вычислите коэффициент мощности cosj по формуле (20.21).
4. Данные запишите в таблицу 20.1.
5. Подключите вольтметр V2 с помощью переключателя S к реостату, поставив тумблер переключателя S в положение R. Измерьте напряжение на активном сопротивлении RA. Рассчитайте RA по формуле (20.28).
6. Измените предел измерений вольтметра V2 , поставив переключатель пределов на максимальное значение (Внимание! В случае невыполнения этого пункта в дальнейшей работе вольтметр V2выйдет из строя!).
7. Переключите тумблер S в положение С после чего измерьте напряжение UС на реактивном сопротивлении RС. Рассчитайте сопротивление по формуле (20.28).
8. Подсчитайте емкость одного конденсатора, используя схему включения четырех конденсаторов в батарею.
9. Данные запишите в таблицу 20.1.
10. Пользуясь соотношением (20.14), и учитывая, что в данной схеме индуктивность отсутствует, вычислите cosj и сравните с раннее полученным.
11. Измерения повторите при другом (большем) значении активного сопротивления.
12.Определите относительную и абсолютную ошибку измерения cosj, вычислив их согласно формуле (20.21). А именно:
δcosj =δP+δI+δU. (20.32)
Dcosj=δcosj /100%, т.к. (cosj)max=1.
13. Данные запишите в таблицу 20.2.
14. Рассчитайте постоянную А электрического счетчика по формуле (20.27).
15. Используя счетчик электроэнергии, по формуле (20.1) рассчитайте количество теплоты, выделившееся на активном сопротивлении RA за время Dt (3-5 мин.). Для этого подсчитайте число оборотов диска счетчика N1 за время Dt1 , используя секундомер.
16. Рассчитайте постоянную счётчика экспериментально по формуле (20.31), измерив время Dt2, за которое диск счётчика делает 20-30 оборотов, и пользуясь при этом показаниями ваттметра.
17. Посчитайте относительную погрешность счётчика
δА=((Аэксп-А/А)·100%.
Сравните с классом точности этого прибора, указанным на его шкале.
18. Данные запишите в таблицу 20.3.
Таблица 20.1 – Расчет коэффициента мощности, активного сопротивления и емкости конденсатора
| P, Вт | I, А | U, В | сosj | , В | RA, Ом | UC, В | RC, Ом | C, Ф | C1, Ф |
Таблица 20.2 – Расчет количество теплоты на сопротивлении RA.
| Dt1, c | N1, об | Q1, Дж | Dt2, c | N2, об | Q2, Дж |
Таблица 20.3 – Расчет относительной и абсолютной ошибки измерения коэффициента мощности
| Предел измерения приборов | Класс точности приборов | dW, % | dI, % | dU, % | dcosj, % | Dcosj | ||||
| W, Br | I, A | U, B | W | I | V | |||||
Контрольные вопросы
- Что называется действующим значением тока и напряжения и от чего оно зависит?
- 2. В чем состоит принцип включения в цепь ваттметра?
- 3. Что называется коэффициентом мощности и от чего он зависит?
- 4. Какова зависимость мощности в цепи переменного тока от коэффициента мощности?
- 5. Что называется импедансом цепи?
- 6. От чего зависит реактивное сопротивление цепи?
- 7. В чем состоит закон Ома для цепи переменного тока?
- 8. Как найти емкость конденсатора, используется цепь переменного тока?
- 9. Каково значение и в чем состоит принцип действия электросчетчика?
- 10. Как рассчитать постоянную счетчика?
- 11. Почему число оборотов диска счетчика пропорционально энергии электрического тока?