Коэффициент мощности

cosφ = R/Z=1

Мощность

P = UI cosφ = UI = S → min,

где S – полная мощность.

Такое состояние в последовательной цепи переменного тока, когда Х_L = Х_C носит название резонанса напряжений. В этом случае из сети потребляется только активная мощность, которая расходуется на нагрев катушки, а реактивная мощность Q = UIsinφ не потребляется (sinφ = 0).

Обычно активное сопротивление катушки во много раз мень­ше индуктив-ного. В момент резонанса индуктивное сопротивление равно емкостному, следовательно, индуктивная составляющая напря­жения на катушке U_L = X_LI равна емкостной составляющей напряже­ния на конденсаторе U_C = X_C I .

В момент резонанса ток наибольший, поэтому U_L=U_C достигают боль­ших величин, в несколько раз больше напряжения сети. Такое явление называется перенапряжением в электрических цепях.

1. Собрать схему (рис. 2).

2. Записать технические данные измерительных приборов и аппаратов

в соответствующую таблицу протокола.

3. Определить цену деления приборов.

4. После тщательной проверки схемы студентами и преподавателем,

5. предупредив всех членов бригады, произвести включение схемы.

6. Уменьшая R_нг (подключая параллельно сопротивления R₁), провес-

ти пять опытов, записывая показания всех приборов в таблицу 2.

Таблица 2

Номер

Измерения

Вычисления

Uк

Uнг

Zk

Xк

Rк

φк

Rнг

7. Выполнить необходимые вычисления. Обработку результатов проводить по следующим формулам:

Z = U/I; R_нг= U_нг/I; Z_k = U_k/I; R_к = (P/I²) – R_нг;

X_к= ; cos φ =P/(UI); cos φ_к = R_к / Z_k;

L = X_L/(2πƒ); ƒ = 50 Гц;

S = UI .

8. По данным табл. 2 построить три векторные диаграммы (рис. 4) и гра-фики зависимостей I, P, cosj, U_к, U_нг= f (R_нг) в одной системе координат.

1. Собрать схему (рис. 3).

2. Записать технические данные измерительных приборов и аппаратов в соответствующую таблицу протокола.

3. Определить цену деления приборов.

4. После тщательной проверки схемы студентами и преподавателем, предупредив всех членов бригады, произвести включение схемы.

5. Включив схему и убедившись в том, что все приборы нормально работают, производить опыт при максимальной емкости батареи кон­денсаторов.

Установить лабораторным автотрансформатором заданное преподава­телем напряжение. Последовательно вводя перемычки в батарее конденсаторов, уменьшать сопротивление X_C. (Напряжение сети во все время опыта должно поддерживаться с помощью лабораторного автотрансформатора постоянным, равным той величине, которая выбрана в начале опыта).

По мере увеличения сопротивления X_C эквивалентное реактивное сопро-тивление схемы X уменьшается (имея при этом все еще, эквивалентный индуктивный характер). В связи с этим, происходит увеличение тока, мощности и напряжения на катушке и конденсаторе.

Когда будет достигнуто равенство индуктивного и емкостного сопротив-лений (Х_L = X_C) значения тока и мощности будут наибольшими. Напряжения на катушке и конденсаторе будут также значительно превышать напряжение сети.

Продолжая далее выводить емкости, т.е. про­должая увеличивать емкост-ное сопротивление Х_С, мы тем самым производим дальнейшее увеличение реактивного сопротивления схемы X, которое будет теперь иметь при этом эквивалентный емкостной характер. При этом ток, мощность и напряжения на катушке и конденсаторе начнут умень­шаться.

Во время проведения эксперимента нужно снять не менее пяти замеров при разных емкостных сопротивлениях. Резуль­тата опыта занести в табл. 3.

6. Обработку результатов производить по следующим формулам:

Z = U/I ; Z_к = U_к/I ; R _к = (P/I²);

X_к = ; X_C = U_C /I ; X = X_к – X_C ;

cos φ = P/ (UI) ; L = X_L/(2πƒ) ; C =1/( 2πƒX_c) ;

ƒ = 50 Гц ; S = UI ;

Рассчитанные величины записываются в табл. 3.

Таблица 3

Номер

Измерения

Вычисления

Uк

UC

Zк

Xк

XC

R к

φк