Материал: 5, 24, 30, 37

21

L

IK RK LK

I

IC C

Рис. 11: Схема замещения реальной индуктивной катушки в параллельном колебательном контуре

Векторная диаграмма токов приведена на рис. 12.

IC

IG =I

U

IK

IL

Рис. 12: Векторная диаграмма для схемы замещения реальной индуктивной катушки и конденсатора

Практически в момент резонанса Iк в катушке больше, чем ток IC конденсатора. Вызвано это тем, что активная проводимость конденсатора по сравнению с его реактивной проводимостью ничтожно мала и ею можно пренебречь. Однако пренебрегать активной проводимостью катушки нельзя. Зная ток в катушке Iк и приложенное напряжение U, можно вычислить параметры катушки Yк, BL, G.

бесконечности, а значение входного тока к нулю.

Повышение коэффициента мощности cos в цепи с индуктивным

приемником

Активная мощность потребителей электрической энергии равна

P UI cos .

22

Так как большинство приемников составляют электрические машины и трансформаторы, то при их работе присутствует в том числе и раеактивная мощность:

QL UI sin .

От генератора энергии приемники потребляют мощность

SP2 QL2 UI .

Сповышением cos возрастает полезная мощность, используемая приемником, приближаясь к мощности, вырабатываемой генератором.

Повышения cos можно добиться подключением параллельно приемнику, имеющему индуктивный характер, конденсаторов, рис. 11. При этом суммарная реактивная мощность цепи Q=QL-QC окажется меньше, чем она была раньше. Рассмотренный принцип компенсации реактивной мощности приемников поясняется векторной диаграммой, рис

13.

Рис.13: Векторная диаграмма для пояснения принципа компенсации реактивной мощности

Емкость конденсатора С, подключенного параллельно к приемнику, подбирают так, чтобы ток IC, проходящий через конденсатор, был как можно ближе по абсолютной величине к индуктивной составляющей тока. Из векторной диаграммы видно, что подключение конденсатора дает возможность изменить угол сдвига фаз между током I цепи и напряжением на зажимах приемника от значения 1 до 2 и соответственно повысить коэффициент мощности cos всей цепи. Емкость С конденсаторов, необходимая для уменьшения фазового сдвига от значения 1 до 2 , можно найти таким образом:

IC CU I1 cos 1tg 1 I 2 cos 2tg 2 UP (tg 1 tg 2 ),

где Р – активная мощность приемника до улучшения коэффициента мощности.

Отсюда C P 2 (tg 1 tg 2 ).

U

23

Этим способом cos можно повысить до единицы.

2. Описание лабораторной установки

Общий вид лабораторной установки представлен на рис. 13.

На лабораторном столе закреплена рама, в которой устанавливаются отдельные блоки. Расположение блоков жёстко не фиксировано и может. Каждый стенд снабжен компьютером.

Рис. 13. Лабораторная установка

Блок генераторов напряжений (рис. 14).

Генератор состоит из источника синусоидальных напряжений, генератора напряжений специальной формы и генератора постоянных напряжений. Все генераторы включаются и выключаются общим выключателем «СЕТЬ». В данной лабораторной работе в качестве источника будет задействован ГЕНЕРАТОР НАПРЯЖЕНИЙ СПЕЦИАЛЬНОЙ ФОРМЫ. Он вырабатывает на выходе синусоидальный, прямоугольный двухполярный или прямоугольный однополярный сигнал в зависимости от положения переключателя «ФОРМА». Частота сигнала регулируется десятиоборотным потенциометром «ЧАСТОТА» и не зависит как от формы и амплитуды сигнала, так и от тока нагрузки.

Наборная панель

Наборная панель (рис. 15) служит для расположения на ней миниблоков в соответствии со схемой данного опыта. Гнёзда на этой панели соединены в узлы, как показано на ней линями. Поэтому часть соединений выполняется автоматически при установке миниблоков в гнёзда панели. Остальные соединения обеспечиваются соединительными

Рис. 14. Блок генераторов напряжений проводами и перемычками. Так на

фрагменте цепи, показанной на рис.

24

15, напряжение подаётся проводами через выключатель к одной из обмоток трансформатора. Миниблоки представляют собой отдельные элементы электрических цепей (резисторы, конденсаторы, индуктивности диоды, транзисторы и т.п.), помещённые в прозрачные корпуса, имеющие штыри для соединения с гнёздами наборной панели.

Блок мультиметров. На рис. 16

изображен блок мультиметров, а также схемы подсоединения мультиметра для измерения напряжения, тока и активного сопротивления.

Коннектор. Общий вид лицевой панели КОННЕКТОРА показан на рис. 17.

Рис. 15. Наборная панель

Рис. 16. Блок мультиметров

Изображенные на лицевой панели измерительные приборы V0, V1, A1…A4 включаются в цепь как обычные вольтметры и амперметры. Коннектор имеет два канала для ввода напряжений в компьютер и два канала для ввода токов.

Однако, в цепь можно включить четыре амперметра и кнопками переключения измеряемого тока выбирать вводимое в компьютер значение I1 или I2, I3 или I4. О выбранном токе сигнализирует светодиод на лицевой панели коннектора и надпись на виртуальном амперметре на экране дисплея.

25

Рис. 17. Внешняя панель коннектора

Кнопки переключения делителей напряжения и шунтов предназначены для выбора пределов измерения, как в обычных измерительных приборах.

Порядок работы с виртуальными приборами

Включение виртуальных приборов осуществляется двойным щелчком левой кнопки мыши на ярлыке «ВП ТОЭ», который расположен на рабочем столе компьютера, входящего в состав лабораторного стенда. В результате откроется блок «Приборы I» (рис. 18), в котором содержатся вольтметры и амперметры. Часть из них активизирована по умолчанию (т. е. включены пределы измерения).

Рис. 18. Приборы I