Порядок расчетов

1-й опыт. Включена только реальная катушка индуктивности (r₁, L).

Расчет параметров:

1. Полная мощность: S=U · I.

2. Коэффициент мощности: .

3. Полное сопротивление катушки: .

4. Активное сопротивление катушки: r₁ = z · cosφ.

5. Индуктивное сопротивление катушки: x_L = z · sinφ или .

6. Активная составляющая напряжения катушки: U_r1 = I · r₁.

7. Индуктивная составляющая напряжения катушки: U_L = I · x_L

8. Активная мощность: P = I · U_r1.

9. Индуктивная составляющая реактивной мощности: Q_L = I · U_L.

Строится векторная диаграмма напряжений ( ) и тока, треугольник мощностей P, Q, S.

2-й опыт. Включены последовательно катушка (r₁, L) и активное сопротивление r₂.

1. Полная мощность: S = U · I.

2. Коэффициент мощности: .

3. Полное сопротивление: .

4. Общее активное сопротивление соединения: r = (r₁ + r₂) = z · cosφ.

5. Активное сопротивление резистора r₂: r₂ = r – r₁, (r₁ берется из первого опыта).

6. Индуктивная составляющая сопротивления: x_L берется из 1-го опыта.

7. Активная составляющая напряжения катушки: U_r1 = I · r₁.

8. Активное напряжение резистора U_r2 = I · r₂.

9. Индуктивная составляющая напряжения: U_L = I · x_L.

10. Индуктивная составляющая реактивной мощности: Q_L = I · U_L.

11. Активная мощность: P = I(U_r1 + U_r2).

По результатам расчета строим векторную диаграмму напряжений ( ) и тока, треугольник мощностей P, Q, S.

3-й опыт. Включены последовательно реальная катушка индуктивности r₁, L, резистор r₂ и конденсатор С.

1. Емкостная составляющая напряжения: U_C = U₃ .

2. Активная составляющая напряжения на катушке: U_r1 = I · r₁.

3. Индуктивная составляющая напряжения на катушке: U_L = I · x_L, (x_L берется из первого опыта).

4. Активное напряжение на резисторе r₂: U_r2 = I · r₂, (r₂ берется из второго опыта).

5. Активная мощность: P = I(U_r1+ U_r2).

6. Индуктивная составляющая реактивной мощности: Q_L = I · U_L.

7. Емкостная составляющая реактивной мощности: Q_C = I · U_C .

8. Результирующая реактивная мощность: Q = Q_L – Q_C .

9. Полная мощность: S = U · I .

Строится векторная диаграмма напряжений ( ), и тока, а также треугольники мощностей P, Q, S. Если реактивная мощность получается со знаком «минус», это свидетельствует о преобладании емкостной составляющей мощности и катет Q строится вниз относительно Р.

Правильность расчетов и построений контролируется соответствием измеренной и расчетной активной мощности и подобием треугольников напряжений и мощностей.

Примерный вид векторных диаграмм:

1-й опыт 2-й опыт 3-й опыт

Контрольные вопросы

1. Виды идеальных сопротивлений на переменном токе и векторные диаграммы для них.

2. Что понимают под схемой замещения?

3. Закон Ома для последовательного соединения r, L, C-элементов.

4. Условие получения резонанса напряжений. В чем опасность этого режима? Начертите векторную диаграмму при резонансе напряжений.

Лабораторная работа № 7

Исследование цепи переменного тока при параллельном соединении r, L, C

Цель работы: исследовать цепь, состоящую из параллельно включенной катушки индуктивности, активного сопротивления (лампового реостата) и конденсатора.