УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ.

На шкалы приборов наносятся следующие условные обозначения:

Изоляция прибора испытана на напряжение 2 кВ

Примечание: Электроизмерительные приборы выпускаются трёх эксплуатационных групп:

А – для закрытых отапливаемых помещений (0⁰ ¸ +35⁰С);

Б – для закрытых неотапливаемых помещений (-30⁰ ¸ +40⁰С);

В – для полевых и морских условий (-40⁰ ¸ +60⁰С)

6.1. Что называется абсолютной, относительной и приведённой погрешностями? Как они определяются?

6.2. Какая погрешность определяет класс точности прибора? Перечислите классы точности приборов.

6.3.Как определить наибольшую возможную абсолютную погрешность прибора по данным его шкалы?

6.4. Как определить возможную абсолютную погрешность прибора в любом месте его шкалы? (в том месте, где находится стрелка прибора).

6.5. Что означают условные знаки, нанесённые на шкалу прибора?

6.6. Как определить цену деления прибора? Что она означает?

6.7. Как можно расширить пределы измерения амперметра (вольтметра)?

6.8. Способы включения в схему амперметра, вольтметра, ваттметра?

6.9. Какими способами можно измерять мощность в цепях трёхфазного тока? Как включается в цепь ваттметр?

1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. М.: Высш. шк., 1999.- с. 340-342, 344-352.

2. Воробьев А.В. Электротехника и электрооборудование строительных процессов. М.: АСВ, 1995. – с. 110-128.

3. Данилин И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. М.: Высш. шк., 1998. – с. 324-328, 333-339.

4. Волынский Б.А. и др. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1987. - с. 252-273.

5. Ушев Н.И., Погонышев С.А. Электротехника и электроника. МУ по выполнению лабораторной работы №1 Электрические измерения в цепях постоянного и переменного тока. Брянск: БГИТА, 2002.

6. Ушев Н.И., Жданова Л.С. Электротехника и электроника. МУ по выполнению лабораторной работы № 3 Поверка счетчика активной энергии. Брянск: БГИТА, 2002.

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА, СОДЕРЖАЩЕЙ РЕЗИСТОРЫ,

- проверка опытным путем выполнения закона Ома и второго закона Кирхгофа для последовательной цепи синусоидального тока, содержащей резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы;

- приобретение навыков в определении параметров цепи и построении векторных диаграмм;

- выявление зависимости коэффициента мощности от величины активного и реактивного сопротивлений цепи;

- исследование явления резонанса напряжений в электрической цепи.

На рисунке 5.1 изображена схема экспериментальной установки. Напряжение питания величиной 127В через автоматический выключательQF подводится к измерительному комплекту К-505, в состав которого входят вольтметр, амперметр и ваттметр. Эти приборы отображают значение напряжения, тока и мощности всей цепи.

В качестве резистора служат лампы накаливания с активным сопротивлением R_Л. Индуктивная катушка обладает активным R_К и индуктивным (реактивным) X_L=wL сопротивлениями, конденсатор – емкостным (реактивным) сопротивлением X_С=1/wС

Количество ламп в цепи можно изменять с помощью переключателя S2. Состав элементов цепи устанавливается выключателями S3 и S4. Для измерения напряжения на конкретных элементах цепи, служат соответственно, вольтметры PV2, PV3, PV4.

Экспериментальная установка позволяет исследовать опытным путем различные режимы работы цепи, в том числе и явление резонанса напряжений, изменяя набор элементов цепи (выключателями S3 и S4)., количество ламп накаливания (переключателем S2) или емкость конденсатора.

Работа выполняется в оном из двух возможных вариантов.

Вариант 1. Лабораторная работа выполняется в двухчасовом объеме. (без элементов УИРС). При этом следует выполнить нижеследующие пункты 2.1; 2.2; 2.3; 2.4; 2.6; 2.9;

Вариант 2. Лабораторная работа выполняется в четырехчасовом объеме (с элементами УИРС). При этом следует выполнить все девять нижеследующих пунктов. Вариант задается преподавателем.

2.1. Ознакомиться с приборами и аппаратами, имеющимися на стенде, и их назначением.

2.2. Подобрать приборы и аппаратуру к исследуемой схеме (рисунок 5.1), необходимые для выполнения работы, и записать их технические данные.

2.3. Собрать схему согласно рисунку 5.1 и пригласить преподавателя для ее проверки.

2.4. После проверки схемы преподавателем включить схему под напряжение и проверить работу всех включенных приборов.

2.5. Исследовать особенности цепи синусоидального тока только с активным сопротивлением, используя выключатели S2 S3 и S4. Снять показания всех приборов и занести в соответствующую графу таблицы 5.1.

2.6. Исследовать особенности цепи, содержащей только индуктивную катушку. Показания приборов занести в таблицу 5.1.

2 2.7. Исследовать особенности активно-индуктивной цепи, используя выключатели S2, S3 и S4. Показания приборов записать в таблицу 5.1.

2.8. Исследовать особенности активно-емкостной цепи, используя выключатели S2, S3 и S4. Показания приборов занести в соответствующую графу таблицы 5.1.

2.9. Исследовать явление резонанса напряжений, для чего в цепи с R, L и C изменять величину емкости С от 0 до максимума, занося показания приборов в таблицу 5.2.

Примечание: Результаты каждого опыта представляются преподавателю.

В состав исследуемой цепи входят резистивные элементы, индуктивная катушка и конденсаторы. При построении векторных диаграмм будем пользоваться векторными выражениями напряжений и токов.

Ток, протекающий через активное сопротивление, совпадает по фазе с приложенным к этому сопротивлению напряжением (рисунок 5.2 а, г), угол сдвига фаз j между током и напряжением здесь равен нулю.

Ток в цепи с индуктивностью, отстает по фазе от напряжения на угол j = + 90⁰ (рисунок 5.2 б, д). Ток в конденсаторе опережает приложенное напряжение на четверть периода (рисунок 5.2 в, е), угол j = – 90⁰.

а) с резистивным элементом; б) с индуктивным элементом; в) с емкостным элементом;

г, д, е) –соответствующие векторные диаграммы напряжений и тока для R, L, C.

По закону Ома ток в цепях, изображенных на рисунке 5.2, соответственно запишется

X_{L –}индуктивное сопротивление катушки индуктивности;

Для электрической цепи синусоидального тока с последовательным соединением резистора, индуктивной катушки и конденсатора (рисунок 5.3 а) закон Ома в общем виде может быть записан так:

где I – действующее значение проходящего тока в цепи;

U – действующее значение приложенного к цепи напряжения;

Z – полное сопротивление последовательной цепи.

Полное сопротивление для данной цепи определяется выражением:

Согласно второму закону Кирхгофа для заданной неразветвленной электрической цепи синусоидального тока, общее напряжение U на зажимах цепи в любой момент равно векторной сумме напряжений на отдельных ее участках:

В соответствии с этим уравнением строим векторную диаграмму (рисунок 5.3 б).

Подбирая индуктивность L катушек и емкость C конденсаторов или изменяя частоту f переменного тока, можно добиться численного равенства индуктивного X_L и емкостного X_C сопротивлений электрической цепи, т.е. X_L = X_C; при этом реактивное сопротивление X окажется равным нулю, полное сопротивление Z будет минимальным и равно активному сопротивлению всей цепи R, а ток I достигнет своего максимального значения. Угол j в этом случае будет равен нулю, а ток I и напряжение U на входе цепи будут совпадать по фазе. Такой режим работы электрической цепи, содержащей последовательно включенные элементы R, L, C, называется резонансом напряжений.

При резонансе напряжений частота собственных колебаний последовательного контура с L и C будет равна частоте тока питающей сети, т.е.

Если сопротивление X_L = X_C >> R (во много раз превышают активное сопротивление цепи), то напряжение на реактивных элементах L и C может значительно превышать напряжение U, приложенное к цепи. В связи с этим рассматриваемое явление и получило название резонанса напряжений.

Все величины, входящие в таблицы 5.1 и 5.2, вычисляются по показаниям приборов с использованием формул, приведённых в таблице 5.3

Рисунок 5.3 – Цепь синусоидального тока с резистором,

а– схема цепи; б– векторная диаграмма при X_L >X_C; в – треугольник сопротивлений

при X_L >X_C; г – треугольник мощностей при X_L > X_C.

4.1. Привести технические данные аппаратуры и приборов, использованных при выполнении работы.

4.2. Привести схему лабораторной установки (рисунок 5.2).

4.3. Привести таблицы 5.1 и 5.2 с опытными и расчетными данными.

4.4. Привести пример расчета одной строки для каждой таблицы.

4.5. По результатам измерений и расчетов (таблица 5.1) построить векторные диаграммы для исследуемых случаев.

4.6. По данным измерений и вычислений (таблица 5.2) построить на одном графике резонансные кривые: зависимости I, U, U_R, U_L, U_C, U_X, cosj и угла j от емкости С. На абсциссе отметить точку, соответствующую резонансу напряжений. Используя построенные кривые, описать следствия резонанса напряжений.

4.7. Используя данные эксперимента и расчета (таблица 5.2), построить три векторные диаграммы для случаев: j < 0; j = 0; j > 0.

4.8 Проверить выполнение второго закона Кирхгофа.

4.9. Сделать письменный вывод по результатам проведенной работы.

4.10. При выполнении работы по варианту 2 (с элементами УИРС) провести письменный сравнительный анализ экспериментальных результатов (табл. 5.1)

Примечание: По усмотрению студентов, выполняющих работу по варианту 1, можно воспользоваться сокращенным набором расчетных формул. (Формулы 8, 10, 13, 14, 15, 16, 17, 18).

5.1. Какова цель лабораторной работы и в чем состоит суть методики ее выполнения?

5.2. Поясните схему электрической цепи лабораторной установки.

5.3.Как зависят индуктивное и емкостное сопротивления от частоты тока и почему?

5.4.Какое явление называется резонансом напряжений? Каковы условие и следствия резонанса?

5.5.Изменением каких параметров можно получить режим резонанса напряжений?

5.6.Как строятся векторные диаграммы, треугольники сопротивлений и мощности для различного характера нагрузки?

5.7.Что такое коэффициент мощности? Чему он равен при резонансе?

5.8.Почему при резонансе напряжение на реальной катушке индуктивности не равно напряжению на конденсаторе?

1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. М.: Высш. шк., 1999.- с. 38-44, 47-49, 65-69, 74-77.

2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1983.

3. Воробьев А.В., Электротехника и электрооборудование строительных процессов. М.: АСВ, 1995. – с. 32-40.

4. Волынский Б.А. и др. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1987. - с. 58-59, 78-87, 109-113, 116-119.

5. Ушев Н. И., Погонышев С. А. Электротехника и электроника. Методические указания по выполнению лабораторной работы №5 Исследование неразветвленной электрической цепи синусоидального тока, содержащей резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы. Брянск: БГИТА, 2002.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: