Дослідження параметрів кола однофазного змінного струму з паралельно з’єднаними опорами

1. Лабораторна робота № 4. Дослідження параметрів кола
однофазного змінного струму з паралельно з’єднаними опорами
Мета роботи – навчитись вимірювати і розраховувати параметри кола
однофазного змінного струму з паралельно з’єднаними r, r-L і C
елементами.
ЛАБОРАТОРНА УСТАНОВКА Й ЇЇ ЕЛЕКТРИЧНА СХЕМА
Таблиця 4.1
Характеристика електровимірювальних приладів
(приклад заповнення таблиці)
Назва
приладу
Марка Система
Клас
точності
Межа
вимірювання
Ціна
поділки
Заводс
ький
номер
Вольтметр Э545
Електромагні
тна
0,5 0-150-300 2 В/под. №…….
Амперметр Э519
Електромагні
тна
0,5 0-2,5-5 0,025 А/под. №…….
Амперметр Э539
Електромагні
тна
0,5 0-1-2 0,02 А/под. №…….
Ватметр Д535
Електродина
мічна
0,2
0-75-150-300 В
0-2,5-5 А
5 Вт/под. №…….
Рис.4.1. Функціональна схема для дослідження кола однофазного
змінного струму з паралельно з'єднаними r, r-L і С елементами
XP3 XP4
A
PW*
*
I
U
QF
A
B
C
A
ХТ12
ХТ1
0
ХТ11
EL
1
SA5
EL
2
SA6
L2 SA2
L1 SA1
CВ1 SA3
CВ2 SA4
ХТ3
ХТ2
S3
ХТ1
ХS1
S1
S2
ХS2
ХS3
ХТ5
ХТ4
ХТ7
ХТ8
ХТ6
ХТ9
XP1 XP2
V
PА1
PА2
PV

2. Таблиця 4.2
Дані вимірювань і результати розрахунків параметрів кіл змінного струму з паралельно з'єднаними r, r-L і C
елементами
Приймач
і струму
Показання приладів Результати обчислення
Вольтметр
Ампермет
р Ватметр Параметри електричного кола та формули для їх розрахунку
CV=…В/по
д
CA=…А/п
од
CW=…Вт/
под Iа Iр g b y P Q S cos 
под. В под. А под. Вт А А См См См Вт вар В А -
Реостат
EL1-EL2
- - NІ1= І1= - - Ia1=I1 - g1=I1/Uк - y1=g1 P1=Uк
2
g1 - S1=P1 1
Котушка
L1-L2
- - NІ2= І2= - -
Ia2=P2/U
к
Ip2=bLUк
g2=P2/U
к
2
2
2
2
2 gybL 
y2=I2/U
к
P2=Pк-P1
Q2 =Uк
2
bL
S2=I2
Uк
=P2./S
2
Все коло
NUк
=
Uк= NІк= Iк= NРк=
Pк
=
Iaк=Ia1+I
a2
Ipк=Ip2
gк=
g1+g2
bк = bL
yк
=Iк/Uк
Pк=P1+P
2
Qк = Q2
Sк=Iк
U
=Pк/Sк
Реостат
EL1-EL2
- - NІ1= І1= - - Ia1=I1 - g1=I1/Uк - y1=g1 P1=Uк
2
g1 - S1=P1 1
Котушка
L1-L2
- - NІ2= І2= - -
Ia2=P2/U
к
Ip2=bLUк
g2=P2/U
к
2
2
2
2
2 gybL 
y2=I2/U
к
P2=Pк-P1
Q2 =Uк
2
bL
S2=I2
U
=P2./S
2
Конденсато
р C1-C2
- - NІ3= І3= - - -
Ip3=bCU
к
- bC=I3/Uк y3=b3 -
Q3 =Uк
2
bC
S3=Q3 -
Все коло
NUк
=
Uк= NІк= Iк= NРк=
Pк
=
Iaк=Ia1+I
a2
Ipк=Ip2-
Ip3
gк=
g1+g2
bк = bL - bC
yк
=Iк/Uк
Pк=P1+P
2
Qк=Q3-
Q2
Sк=Iк
U
=Pк/Sк

3. РЕЗУЛЬТАТИ ВИМІРЮВАНЬ:
U I P
MU=1 В/под MI=0,025А/под MP= 5 Вт/под
под В под А под Вт
- - 50 1,25Реостат EL1-EL2
Котушка індуктивності L1-L2 - - 47 1,175
Все коло 222 222 71 1,175 61 305
Реостат активного опору EL1-
EL2
- - 50 1,25
Котушка індуктивності L1-L2 - - 47 1,175
Конденсатор C1-C2 - - 33 0,825
Все коло 222 222 57 1,425 61 305
ОПРАЦЮВАННЯ ДОСЛІДНИХ ДАНИХ.
Для визначення параметрів електричного кола за дослідними даними використайте
розрахунковий або графічно-розрахунковий методи.
1. Алгоритм розрахунку за формулами, наведеними у відповідних прографах таблиці,
такий. Використовуючи діюче значення напруги, активної потужності та струмів у
відповідних вітках і в усьому колі, обчисліть і запишіть у відповідні прографи таблиці:
- повні потужності та провідності приймачів і всього кола (дослід 1 і 2) - за
формулами відповідно:
11 IUS к  ; 22 IUS к  ; 33 IUS к  ; ккк IUS  ;
кUIy 11  ; кUIy 22  ; кUIy 33  ; ккк UIy  ;
- активні провідність, потужність і струм реостата ЕL1-EL2 (дослід 1 і 2)- за
формулами відповідно:
11 yg  і 11 SP  ; 11 II a  ;
- активну потужність, активну, повну та реактивну провідність котушки
індуктивності, її реактивну потужність, активну та реактивну складову струму І2 (дослід 1
і 2) — за формулами відповідно:
1к2 PPP  ; 2
22 кUPg  ; кUIy 22  ; 2
2
2
2 gybL  ; 2
2 кL UbQ  ; кa UgI  22 ;
кLр UbI 2 ;
- ємнісні провідність, потужність і струм конденсатора (дослід 2) – за формулами
відповідно:
кC UIb 3 ;
2
3 кC UbQ  ; 33 II p  ;
- коефіцієнт потужності котушки індуктивності та кола (дослід 1 і 2) – за формулами
відповідно: 222cos SP і ккк SPcos ;
- сумарні активні та реактивні складові струму, провідності та потужності кола – за
формулами відповідно:
aaa
III 21  ; ppp
III 23  ; aaa
ggg 21  ; LC bbb  ; LC QQQ  .
2. Алгоритм розрахунково-графічного методу такий. Використовуючи діючі значення
напруги в колі та струмів у вітках і в усьому колі (див.табл.4.1), будуйте суміщені
векторні діаграми для обох дослідів, з яких знаходять невідомі значення активної і
реактивної (індуктивної) складових струму, що проходить у реальній котушці
індуктивності. Після цього за відповідними формулами (див. п.5.1) розраховуйте і
заносіть у табл.4.1 значення опорів, активної потужності, коефіцієнта потужності кожного
елемента та кола в цілому.

4. ВИСНОВКИ ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ РОБОТИ
.
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
1. Як записують і формулюють перший закон Кірхгофа для розгалуженого кола
змінного струму?
2. Яке значення змінної величини називають миттєвим і як його визначають?
3. Яке значення струму називають діючим, його фізична суть і способи визначення?
4. Чому прилади для вимірювання діючого значення змінної величини можна
використовувати як у колах постійного струму, так і змінного?
5. Яке значення струму називають середнім, його фізична суть і способи визначення?
6. Як записують і формулюють закон Ома для розгалуженого кола змінного струму?
7. Як і чому зміниться cos  і загальний струм кола з активно-індуктивними
навантаженням після ввімкнення конденсатора паралельно до котушки індуктивності?
8. На які складові може бути розкладений струм, що не збігається за фазою з
напругою, і як їх можна визначити?
9. Як розраховують активну та реактивні складову струмів у вітках?
0. Які провідності розрізняють у колах змінного струму і їх фізична суть?
А
к
I1=I1a
Ік
a
А UкВ
С
I2a
2
D
90
°
Iр =
IL
Рис.4.2. Суміщені векторні діаграми кола однофазного змінного струму з паралельно
з'єднаними споживачами: активними й активно-індуктивними (a) та активними, активно-
індуктивними й ємнісними (б).
б
)
Uк
к
Ia =I1 + I2a F
E
В
С
-
90°
I3=IC
90°
I2a
2
I2p=IL
I1
I2
D
Iр=IL -IC
90°
Ік