ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 27 «РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ КОНДЕНСАТОРА»

1. Цель работы: Ознакомление с понятием емкостная реактивная мощность конденсатора. Проведение эксперимента, связанного с измерением реактивной мощности конденсатора.

 2. Краткие теоретические сведения.

Когда  конденсатор подключен к источнику переменного синусоидального напряжения, в нем возникает синусоидальный ток, опережающий напряжение на 90^о (рис. 27.1).

Рисунок 27.1

Мгновенная мощность, потребляемая конденсатором (как и любой другой цепью) определяется как произведение напряжения и тока:

p = u×i

График изменения этой мощности можно построить, перемножая попарно ординаты графиков  u(t) и i(t), взятые в один и тот же момент времени. Полученная таким образом кривая (рис. 27.1) представляет собой синусоиду двойной частоты с амплитудой.

Q_C = U_Cm × I_Cm /2 = U_C × I_C.

Когда p>0, конденсатор заряжается, потребляя энергию и запасая ее в электрическом поле. Когда p<0, он отдает ее другим элементам цепи, являясь источником энергии. Величина Q_C является максимальной мощностью, потребляемой или отдаваемой конденсатором, и называется емкостной реактивной мощностью.

Средняя (активная) мощность, потребляемая конденсатором, равна нулю.

3. Задания и порядок выполнения работы.

3.1. Выведите кривые тока и напряжения конденсатора на экран, перенесите их на график и постройте кривую изменения мгновенных значений мощности перемножением мгновенных значений напряжения и тока.

3.2. Соберите цепь по схеме (рис. 27. 2), подсоедините к ней  источник синусоидального напряжения (ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР) с параметрами: U = 3…7 B и f = 50 Гц.

Рисунок 27.2

3.3. Подключите ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ  (W1) и осциллограф.

3.4. Для качественного наблюдения осциллограммы тока 2-ой канал осциллографа включается параллельно резистору R1. В этом случае амплитуда размаха напряжения достаточно большая. На измерениях это сказывается незначительно, т.к. данные всех приборов снимаются непосредственно с исследуемого конденсатора.

3.5. Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.

3.6. На ИЗМЕРИТЕЛЕ МОЩНОСТИ параметры  обозначены следующим образом:

      P - активная мощность (Вт);

      Q - реактивная мощность (ВАр);

      S - полная мощность (ВА).

3.7. Занесите данные осциллографирования напряжения и тока конденсатора в табл. 1, соответственно указанным моментам времени. Выполните вычисления мгновенных значений мощности.

Таблица 27.1

3.8. Перенесите данные табл. 1 на график (рис. 27.3).

Рисунок 27.3

3.9. По графику p(t) определите максимальное значение (реактивную мощность) и сравните ее с реактивной мощностью, измеренной варметром (ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ).

По осциллограмме: Q_C = …… мВт;

По варметру:               Q_C = …… ВАр.

 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 28 «ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА С КАТУШКАМИ ИНДУКТИВНОСТИ»

1. Цель работы: Ознакомление с характером работы катушек индуктивности в цепях синусоидального напряжения (тока). Проведение эксперимента, связанного с изучением поведения катушек индуктивности в цепях синусоидального тока.

       2. Краткие теоретические сведения.

Когда к катушке индуктивности подведено синусоидальное напряжение, ток в ней отстает от синусоиды напряжения на ней на 90⁰. Соответственно, мгновенное значение тока достигает амплитудного значения на четверть периода позже, чем мгновенное значение напряжения (рис. 28.1). В этом рассуждении пренебрегается активным сопротивлением катушки индуктивности.

Рисунок 28.1

Выведите на дисплей  осциллографа кривые изменения во времени мгновенных значений тока i_L и напряжения u_L катушки индуктивности и определите фазовый сдвиг между ними.

3. Задания и порядок выполнения работы.

3.1. Соберите цепь по схеме (рис. 28.2), подключите к ее входу регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами: U = 3…7 В,   f = 50…2000 Гц.

Рисунок 28.2

3.2. Для качественного наблюдения осциллограммы тока 2-ой канал осциллографа включается параллельно резистору R1. В этом случае амплитуда размаха напряжения большая, однако на измерениях это сказывается незначительно, т.к. данные всех приборов снимаются непосредственно с исследуемой индуктивности.

3.3.Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.

3.4. Перенесите данные осциллографирования напряжения и тока катушки на график (рис. 28.3), определите фазовый сдвиг между синусоидами напряжения и тока катушки индуктивности.

Рисунок 28.3

Период

T =

Фазовый сдвиг

j =

 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 29 «РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ»

1. Цель работы: Ознакомление с понятием реактивное сопротивление катушки индуктивности в цепях синусоидального напряжения (тока). Проведение эксперимента, связанного с изучением реактивного сопротивления  катушки индуктивности в цепи синусоидального тока.

2. Краткие теоретические сведения.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока оказывает токоограничивающий эффект, благодаря индуктируемой в ней противоЭДС. Этот токоограничивающий эффект принято выражать как индуктивное реактивное сопротивление  (индуктивный реактанс) X_L. 

Величина индуктивного реактанса X_L   зависит  от  величины индуктивности катушки, измеряемой в Генри (Гн), и частоты приложенного напряжения переменного тока. В случае синусоидального напряжения имеем

X_L  = wL = 2pfL ,

где X_L - реактивное индуктивное сопротивление, Ом,

L - индуктивность катушки, Гн.

Если активное сопротивление катушки мало и им можно пренебречь, то реактивное (индуктивное) сопротивление можно определить через действующие значения или амплитуды напряжения и тока:

X_L  = U_L  ¤ I_L или X_L  = U_Lm  ¤ I_Lm.