Исследование цепи однофазного синусоидального напряжения с параллельным соединением приемников электрической энергии

Изучение процессов в электрической однофазной цепи с параллельным соединением приемников, содержащих индуктивные и емкостные элементы, при различном соотношении их параметров. Опытное определение условий достижения в данной цепи явления резонанса тока.
Краткое сожержание материала:

Министерство образования Российской Федерации

Пермский Государственный Технический Университет

Кафедра электротехники и электромеханики

Лабораторная работа

«Исследование цепи однофазного синусоидального напряжения с параллельным соединением приёмников электрической энергии»

Цель работы

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

Табл. 1. Паспортные данные электроизмерительных приборов.

№ п/п	Наименованное прибора	Заводской номер	Тип	Система измерения	Класс точности	Предел измерений	Цена деления
1	Вольтметр		Э34	ЭМ	1.0	300 В	10 В
2	Вольтметр		Э34	ЭМ	1.0	300 В	10 В
3	Амперметр		Э30	ЭМ	1.5	5 А	0.2 А
4	Амперметр		Э30	ЭМ	1.5	5 А	0.2 А
5	Амперметр		Э30	ЭМ	1.5	5 А	0.2 А
6	Ваттметр		Д539	ЭД	0.5	6000 Вт	40 Вт

Теоретические сведения

На рис. 1 представлена электрическая цепь однофазного синусоидального напряжения с параллельным соединением 2-х приемников, один из которых на схеме замещен последовательным со-единением резистора и емкостного элемента, а второй - последовательным соединением резистора и индуктивного элемента. Токи в приемниках определяются по закону Ома:

где U - действующее значение напряжения источника электрической энергии;

r_1, x_C1, z₁ - активное, емкостное и полное сопротивления первого приемника;

r_2, x_L2, z₂ - активное, емкостное и полное сопротивления второго приемника;

Вектор тока источника электрической энергии равен сумме векторов токов приёмников:

Векторная диаграмма напряжений и токов для рассматриваемой схемы приведена на рис. 2

Энергетические процессы в электрической цепи характеризуются величинами активной P, реактивной Q и полной S мощности, а также коэффициентам мощности cosц.

Для первого приёмника

Для второго приёмника

Для двух приёмников

В соответствии с балансом активной и реактивной мощностей под P, Q, S, cosц следует пони-мать также активную, реактивную и полную мощности источника электрической энергии и его коэффициент мощности.

Величины активной и реактивной составляющих токов приемников (см. рис. 2):

где ц₁ и ц₂ - углы сдвига фаз между вектором напряжения и векторами токов и .

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

Из векторной диаграммы рис. 2, 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. ц = 0. Следовательно, условием резонанса токов является равенство нулю реактивной мощности цепи и реактивной составляющей тока источника электрической энергии.

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:

Рабочее задание

1. Собираем схему, изображенную на рис. 3.



2. Медленно выдвигая сердечник, снимаем показания приборов для трех точек до резонанса, точки в околорезонансной области и шести точек после резонанса. Показания приборов заносим в табл. 2.

Табл. 2. Опытные данные.

№	U	U1	I	I1	I2	PК2
	В	А	кол. дел.	Вт
1	215	110	1,35	2,1	1	1,5	15
2	215	110	1,25	2,1	1,4	2	20
3	215	110	1,22	2,1	1,6	3	30
4	215	110	1,28	2,1	1,8	4	40
5	215	110	1,3	2,1	2	4,5	45
6	215	110	1,42	2,1	2,4	6	60
7	215	110	1,78	2,1	2,8	8	80
8	215	110	2,1	2,1	3,2	10	100
9	215	110	2,5	2,1	3,6	12,5	125
10	215	Другие файлы: Исследование цепи однофазного синусоидального напряжения с параллельным соединением приемников Расчет линейных электрических цепей Произведение расчетов разветвленной цепи постоянного тока с несколькими источниками электрической энергии; цепи переменного тока с параллельным соедин... Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости Влияние величины индуктивности катушки на электрические параметры цепи однофазного синусоидального напряжения, содержащей последовательно соединенные... Регулирование напряжения и исследование цепи переменного и трехфазного тока. Испытание однофазного трансформатора и трехфазного асинхронного двигателя Исследование способов регулирования напряжения в электрических цепях переменного и трехфазного тока с последовательным и звездообразным соединением пр... Метод междуузлового напряжения (метод двух узлов). Методы расчета нелинейных электрических цепей постоянного тока Применение метода междуузлового напряжения при анализе многоконтурной электрической схемы, имеющей два потенциальных узла. Нелинейные электрические це...