Методические указания к выполнению лабораторных работ по теоретической электротехнике Часть (стр. 9 из 9)
Рекомендуемый порядок расчета токов в схеме смешанного соединения.
1. Определяем активные и реактивные проводимости каждой из параллельно включенных ветвей. Например, для схемы рис.5.1,а
Определяем активную, реактивную и полную проводимости эквивалентной ветви:gэ=g2+g3; bэ=b2+b3;
2. Определяем полное, активное и реактивное сопротивления эквивалентной ветви:
Следует заметить, что bэ и xэ могут получиться как положительными (индуктивный характер), так и отрицательными (ёмкостный характер).
3. Определяем полное сопротивление всей цепи согласно рис.5.1,б :
4. Рассчитываем ток в неразветвленной части цепи:
5. По схеме рис.5.1,б определяем напряжение на параллельных ветвях:
6. Определяем токи в параллельно включенных ветвях:
7.
 |
Строим векторную диаграмму. Для схемы рис.5.1,а полная векторная диаграмма приведена на рис.5.1,
8. в.
Рекомендуемый порядок построения векторной диаграммы.
Построение векторной диаграммы начинаем с вектора напряжения U23, положение которого может быть произвольным. Остальные векторы напряжений и токов имеют строго определённые положения относительно выбранного вектора U23.
Далее выполняется построение векторной диаграммы токов. Вектор тока I3 отстаёт по фазе (повернут по часовой стрелке) на угол j3 =arctg xL/r2 от вектора напряжения U23 вследствие индуктивного характера сопротивления третьей ветви. Построение вектора тока I2 может быть выполнено по составляющим: активная составляющая I3а=U23.g3 совпадает с напряжением U23, реактивная (индуктивная) составляющая I3р=U23.b3 отстает от U23 на 90°. Ток I2 имеет активно-емкостный характер, поэтому его вектор опережает (повернут против часовой стрелки) на угол j2 =arctg xС2/r2 вектор напряжения U23. Построение вектора тока I2 также может быть выполнено по составляющим: активная составляющая I2а совпадает с напряжением U23, реактивная (емкостная) составляющая I2р опережает U23 на 90°.
Ток в неразветвлённой части цепи согласно первому закону Кирхгофа равен векторной сумме токов в параллельно включённых ветвях: I1 = I2 + I3 .
Построение векторов напряжений UA2, U1A осуществляем относительно вектора тока I1. По отношению к току I1 вектор UA2 = I1∙xС1 (напряжение на емкости) отстаёт на 90°, U1А =I1∙r (напряжение на активном сопротивлении) совпадает. Согласно второму закону Кирхгофа в векторной форме:
U =U23+UA2+U1A, а U23 =UВ3+U2В и U23 =UС3+U2С ,
причем UВ3 = I3∙r3 совпадает с током I3, а U2В = I3∙xL опережает этот ток на 90°; cоответственно UС3=I2∙r2 совпадает с током I2, а U2С = I2∙ xC2 отстает от этого тока на 90°.
При построении векторных диаграмм сложение векторов токов и напряжений согласно законам Кирхгофа можно производить в любой последовательности. Однако, если требуется совместить векторную и топографическую диаграммы, то сложение векторов напряжений производится строго в той же последовательности, в которой они находятся на схеме. И каждый вектор напряжения на диаграмме определяет положение комплексных потенциалов соответствующих узлов схемы, причём конец вектора указывает положение той точки, которая в индексации напряжения стоит первой.
2. Порядок выполнения работы
2.1. Собрать схему смешанного соединения согласно рис.5.2.
Источником питания в данной схеме служит сеть синусоидального напряжения 127 В, 50 Гц.
В качестве приемников энергии используются:
1) проволочный ползунковый реостат с сопротивлением R (60-100 Ом);
2) конденсаторная батарея емкостью С=40-50 мкФ, сопротивление которой можно считать чисто емкостным;
3) катушка индуктивности с ненасыщенным стальным сердечником, обладающая как индуктивным xLк, так и активным
сопротивлениями.Изменение индуктивности катушки осуществляется путем регулирования величины воздушного зазора между сердечником и ярмом магнитопровода катушки, при этом с увеличением воздушного зазора её индуктивность уменьшается.