Методические указания к выполнению работы

1. Ознакомиться с аппаратурой и приборами, необходимыми для выполнения работы, и записать их технические данные.

2. Собрать схему, изображенную на рисунке а).

3. Изменяя сопротивление лампового реостата R, произвести пять опытов, записав результаты измерений в таблицу а).

4. Собрать схему, изображенную на рисунке б).

5. Изменяя сопротивление лампового реостата R, произвести пять опытов, записав результаты измерений в таблицу б).

6. На основании полученных опытных данных определить значения указанных величин из правой части таблицы.

(Выполнив вычисления в письменном виде для одного из опытов, записывая при этом названия вычисляемых величин).

7. По результатам исследований сделать выводы, учитывая цели и тему занятия.

8.Сдать тетрадь на проверку преподавателю.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1) Можно ли измерять мегомметром сопротивление изоляции цепи, находящейся под напряжением? Ответ обоснуйте.

2) Для измерения неизвестного сопротивления методом амперметра и вольтметра вольтметр подключили непосредственно к зажимам сопротивления. Показания вольтметра 20 В, внутреннее со­противление его 4000 Ом. Показание амперметра 0,5 А. Определите величину сопротивления.

3) Нарисуйте последовательную схему омметра вместе с источником питания. Каково назначение кнопки в этой схеме?

4) Почему у омметра нуль находится справа, а у амперметра и вольтметра слева?

5) Почему в схеме омметра - логометра показания прибора не зависят от напряжения источника питания?

6) Начертите схему присоединения мегомметра для измерения сопротивления изоляции сети.

7) Почему при измерении сопротивления изоляции сети мегомметром лампы должны быть вывернуты и проводники, подходящие к двигателям, отсоединены от зажимов, а выключатели и пусковые аппараты должны находиться во включенном положении?

8) Сопротивление изоляции сети с рабочим напряжением 380 Вравно 300 000 Ом. Удовлетворяет ли нормам такая изоляция?

Литература.

Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. – М.: Высшая школа, 1977. С. 39-43.

Попов В. С., Николаев С. А.Общая электротехника с основами электроники. – М.:

Энергия, 1977 г. С. 50-52.

Касаткин А. С.Основы электротехники. – М.: Высшая школа, 1986. С. 18-25.

Березкина Т.Ф., Гусев Н.Г., Масленников В.В. Задачник по общей электротехнике с основами электронике. – М.: Высшая школа, 1983. С. 25-30.

Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника. – М.: Энергия,1992. С. 50-51.

Л а б о р а т о р н о ез а н я т и е

ИЗМЕНЕНИЕ СИЛЫ ТОКА, НАПРЯЖЕНИЯ И АКТИВНОЙМОЩНОСТИ

В ЦЕПИПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Цель занятия:

1. Отработка навыков сборки электрических цепей переменного тока.

2. Научиться подключать ваттметр в цепь и пользоваться им.

3. Рассчитать параметры и проверить основные закономерности электрической цепи переменного тока.

4. Исследовать зависимость активной мощности и коэффициент мощности от нагрузки.

Время – 2 часа.

Материальное обеспечение:

1. Источник переменного тока
2. Активное сопротивление – 2 ламповых реостата
3. Индуктивное сопротивление – катушка / 3600 витков /
4. Ёмкостное сопротивление – конденсатор / 20 мкФ /
5. Амперметр электродинамический – до 1А
6. Вольтметр электродинамический – до 600 В
7. Ваттметр электродинамический – до 360 Вт
8. Соединительные провода

Теоретические сведения.

Для измерения токалюбой ветви электрической цепи применяют ам­перметры, которые включаютпоследовательно с элементами цепи. В цепях по­стоянного тока обычно применяются приборы магнитоэлектрической системы и нечасто - электромагнитной системы. Для уменьшения по­грешности измерения нужно, чтобы сопротивление амперметра было значительно меньше (на два порядка), чем сопротивление элемента вет­ви, в которой измеряется ток.

Для измерения напряженияприменяютвольтметры, которые включают параллельно эле­менту, напряжение на котором нужно определить. В цепях постоянного тока обычно пользуются приборами магнитоэлектрической системы. Для уменьшения погрешности измерения сопротивление вольтметра долж­но быть больше (на два порядка), чем сопротивлениеэлемента, на кото­ром измеряется напряжение.

Мощностьв цепи постоянного тока вычисляется по показаниям амперметра и вольтметра

P = UI.

В случаях, когда невозможно измерять одновременно напряжение и ток, мощность измеряют электродинамическим ваттметром.

Энергиюв цепях постоянного тока измеряют обычно электродина­мическим счетчиком. Схема включения измерительных приборов в цепь постоянного тока приведена на рис. 9.

Рис. 9.

Для расширения пределов измерения амперметромисполь­зуют шунты (рис. 10), который включают параллельно измерительному механизму.

 ЕслиI_А - максимально допустимый ток ам­перметра, то можно записать

I_A R_A =I_Ш R_Ш

I_Ш = I_A R_A / R_Ш.

По первому закону Кирхгофа I = I_A + I_Ш

                                                 рис. 10

 Отношение называется коэффициентом шунтирования. В этом случае можно определить сопротивление шунта, который обеспечивает расширение пределов с коэффициентом n:

Для расширения пределов измерения вольтметраиспользуют дополнительные сопротивления, которые включаются по­следовательно с обмоткой вольтметра (рис 11).

ЕслиU_V-максимально допустимое напряжение вольтметра, то                                                                                                                          

U = I₁R_V + I₁ R_Д

рис. 11               

Величинаm = U / U_V -коэффициентрасширения пределов измерения вольтметром. Тогда

m = (R_V + R_Д).

ПосколькуU_V/ I₁ = R_V, можно определить величину дополнительного сопротив­ления, которое обеспечивает расширение пределов измерения вольтметра

R_Д = R_V (m - 1).

Активная мощность цепи переменного тока определяется по формуле

P = UIcosφ.

На практике в цепях однофазного синусои­дального тока, как правило, напряжение и ток определяют с помощью электромагнитных приборов, активную мощность измеряют однофазным электромагнитным ваттметром, а электрическую энергию - однофаз­ным индукционным счетчиком активной энергии. Схема включения при­боров приведена на рис. 12.

В цепях переменного тока для расширения                   пределов измерения при­меняют измерительные трансформаторы. Первичная обмотка трансфор­матора тока (рис. 13) включается последовательно в ветвь, где измеряется ток. На вторичную обмотку включаются амперметр и токовые катушки дру­гих измерительных приборов. 

рис. 12.    

Для безопасности измерения вторичную обмотку обязательно заземляют. Первичная обмотка трансформатора тока имеет небольшое количество витков, а при токе свыше 600 А - лишь один виток. Вторичная обмотка всех промышленных трансформа­торов токов рассчитана на 5 А.. Пределы измерения амперметра расши­ряются в kраз

k - коэффициент трансформации трансформатора тока).              

Первичная обмотка трансформатора напряжения (рис. 14) включается парал­лельно элементу, на котором измеряется напряжение. На вторичную обмотку включаются вольтметр и обмотки напряжения других измерительных приборов. Для безопасности измерения вторичная обмотка обязательно заземляется. Трансформатор напряжения расширяет пределы измерения также в kраз (k -коэффициент трансформации трансформатора напряжения).

Промышленностью выпускаются трехфазные и однофазные          

трансформаторы напряжения. Это понижающие трансформаторы, в которых вторичное напряжение равно 100 В.                                                       Рис. 14

Реактивная мощность цепи переменного тока определяется по формуле

Q = UIsinφ.

Реактивная мощностьв цепях однофазного синусоидального тока измеряется варметрами (рис. 15). Резисторы R₁, R₂и индуктивностьLискусственно сдвигают в катушке напряжения ток на 90° по отноше­нию к напряжению. В этом случае вращающий момент будет пропор­ционаленsinφ:

M_вр = k₁UIsinφ,                                     

т. е. угол отклонения подвижной части про­порционален реактивной мощности  

                                            α = k₂Q

рис. 15