Последовательное соединение R и С
Последовательное соединение приемников Переменного тока Цель работы: исследование электрической цепи переменного тока, содержащей последовательно соединенные сопротивления R, Хl и Хс , а также исследования явления резонанса напряжений.
Приборы: 1 Автотрансформатор (ЛАТР - 1); 2 Конденсатор трехфазный 108 мкф; 3 Две катушки без сердечника по 16 Ом; 4 Катушка с подвижным сердечником; 5 Вольтметр на 30 В один и 3 вольтметра на 150 В; 6 Амперметр на 3 А; 7 Ваттметр АСТД; 8 Реостат на 30 Ом.
Общие сведения Каждая неразветвленная электрическая цепь обладает в самом общем случае тремя параметрами: сопротивлением R , индуктивностью L и емкостью С. В цепях переменного тока различают два вида сопротивления: активное сопротивление R и реактивное X. Реактивное сопротивление может быть индуктивным Хl (индуктивная катушка) или емкостным Хс (конденсатор). Ток в неразветвленной цепи, состоящей из последовательно соединенных источника переменного тока, активного сопротивления R, индуктивности L и емкости С, определяется:
(1) где I – действующее значение тока в цепи; U – действующее значение напряжения источника тока; z – полное сопротивление; ω – угловая частота [ с-1 ∙рад], вычисляется по формуле . Формула (1) представляет собой самое общее выражение закона Ома для цепи переменного тока применительно к действующим значениям. В тех случаях, когда реактивное сопротивление индуктивности и емкости столь малы по сравнению с активным сопротивлением, что ими можно пренебречь , , выражение для тока принимает вид, аналогичный выражению закона Ома для цепей постоянного тока . Если можно пренебречь индуктивным сопротивлением, то получается выражение тока в цепи с последовательно соединенными активным сопротивлением и емкостью С. (2)
В цепи с последовательно соединенными активным сопротивлением R и емкостью С ток опережает по фазе приложенное напряжение. Если можно пренебречь емкостным сопротивлением , то получается выражение тока в цепи с последовательно соединенными активным сопротивлением R и индуктивностью L.
(3)
В цепи с последовательно соединенными активным сопротивлением R и индуктивностью L ток отстанет по фазе от приложенного напряжения. Приемником, обладающим активным сопротивлением и индуктивностью, является, например, катушка. Индуктивная катушка может быть выполнена со стальным сердечником или без него. В последнем случае индуктивность катушкиL не зависит от протекающего в ней тока. Для определения величины индуктивности L необходимо использовать следующие соотношения:
, (4)
где - напряжение, приложенное к цепи, состоящей из последовательно соединенных активного сопротивления и катушки индуктивности; - напряжение на активном сопротивлении; - напряжение на катушке индуктивность , где - реактивное напряжение катушки, - активное напряжение катушки, равное . Напряжение на зажимах катушки нельзя рассматривать как ее чисто индуктивное напряжение, так как всякая катушка обладает активным сопротивлением. Для определения L строят векторную диаграмму напряжений. Затем, разделив все векторы этой векторной диаграммы на величину тока цепи I, получают треугольник сопротивлений (рисунок 1). Из последнего определяют Xl и находят
. (5)
В данной работе индуктивность представлена в виде двух последовательно соединенных катушек без стального сердечника с общим активным сопротивлением .
Рисунок 1- Векторная диаграмма напряжений и треугольник сопротивлений
При последовательном соединении трех сопротивлений ток I в цепи может опережать приложенное напряжение U, если , отставать от напряжения, если или совпадать по фазе с напряжением, если . В работе надо проследить эти случаи. Если в цепи имеет место равенство: , т.е. xl = Хс, то наступает резонанс напряжений. Ток в цепи резко возрастает, а на зажимах катушки и на обкладках конденсатора возникают относительно высокие напряжения: эти напряжения могут в несколько раз превысить общее напряжение, приложенное ко всей цепи. Так как реактивные сопротивления в этом случае компенсируют друг друга, то , . Ток достигает максимального значения и совпадает по фазе с напряжением. Резонанс напряжений может быть получен изменением угловой частоты переменного тока ω, индуктивности L или емкости С.
Последовательное соединение R и С Собрать схему (рисунок 2) , включить приборы, необходимые для измерения напряжения, тока и мощности в цепи, напряжений на активном сопротивлении и на емкости. Записать показания приборов при U = 127В для пяти значений R. Построить векторную диаграмму и треугольник сопротивления для одного случая.
Рисунок 2 – Последовательное соединение резистивного и ёмкостного элементов
Данные опыта и расчетные величины свести в таблицу 1.
Таблица 1 – Опытные данные
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (175)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |