ВИДАХ НАГРУЗОК
8.1. Цель работы.
8.1.1. Научиться измерять cosj фазометром и определять его значение расчетным путем.
8.1.2. Исследовать влияние на величину cosj величины и характера нагрузок.
8.2. Основные теоретические положения.
Измерение угла сдвига фаз между электрическими сигналами (токами, напряжениями) производится в самых различных областях измерительной техники, техники связи, телевидении и т.д. При этом измерение сдвига фаз в основном производится между током и напряжением либо между двумя напряжениями одинаковой частоты.
Измерительные приборы, предназначенные для измерения разности фаз, называются фазометрами.
Измерение угла сдвига фаз между током и напряжением производится логометрическим методом, методом 3-х приборов или осциллографическим методом. Измерение разности фаз между двумя напряжениями осуществляется электронными аналоговыми и цифровыми фазометрами, а также компенсационным и осциллографическими методами.
Значение cosjв цепи переменного тока может быть определено косвенным методом по показаниям амперметра, вольтметра и ваттметра по формуле:
Р
COS j = -----.
U I
Такой косвенный метод, требующий вычислений неудобен для непрерывного наблюдения за режимом работы сети.
В этих случаях применяются показывающие приборы - фазометры.
В состав однофазного фазометра входит неподвижная катушка, обтекаемая током нагрузки I, и подвижная часть, состоящая из двух катушек, укрепленных на общей оси под углом относительно друг друга (Рис. 8.1.).
 |
Рис. 8.1.
Ток I создает внутри неподвижной катушки достаточно равномерное магнитное поле. Магнитный поток пропорционален току I и совпадает с ним по фазе. Ток I отстает по фазе от напряжения U на угол j.
Катушки подвижной части имеют большое число витков тонкой проволоки. Токи к ним подводятся через спиральные пружинки. Катушка 1 соединена с резистором R с большим сопротивлением, поэтому ток I1 совпадает по фазе с напряжением сети. Катушка 2 соединена последовательно с дросселем L, ток отстает в ней по фазе от напряжения сети на угол g.
Взаимодействие подвижных и неподвижных катушек создает вращающий момент, действующий на катушку I:
М = I 1* I * cos j * j 1 ( a ),
где - угол отклонения подвижной части от некоторого ее положения, принимаемое за исходное. На катушку 2 будет действовать момент:
М2 = I 2* I 1* cos j ( j - g ) j 1( a ).
Моменты М1 и М2 направлены в противоположные стороны. Подвижная часть прибора должна занять такое положение, при котором М2 = М1, т.е.
I1*I*cos j * j 1( a ) = I2*I*cos j * j 2( a ).
Отсюда:
I1*cos j * j 1( a ) = I2*cos( j - g )* j 2( a ).
Для токов I1 и I2 можно записать:
I1 = U/R1; I2 = U/Z2,
Тогда
U U
--- cos j * j 1( a ) = --- cos( j - g )* j 2( a ).
R1 Z2
Т.е., видно, что положение подвижной части фазометра, определяемое углом, является только функцией угла j и не зависит ни от тока нагрузки, ни от напряжения сети, т.е. a = F( j ).
Подбором размеров катушек, угла, под которым скреплены катушки, и угла сдвига g в цепи катушки 2 можно получить зависимость a = j, т.е. шкала фазометра в градусах будет соответствовать углу сдвига j.
8.3. Проведение опыта.
8.3.1. Определение cos j при индуктивной нагрузке.
8.3.1.1. Соберите схему рис. 8.2. Включите стенд, затем тумблер включения питания ЛАТРа Т1 (S4). Изменяйте переключателем ЛАТРа величину напряжения (V1) до получения измеряемого тока на приборе А1.
Рис. 8.2.
8.3.1.2. Изменяя величину напряжения, установите такую величину тока и мощности, которые можно достаточно точно измерить.
8.3.1.3. Повторить измерение с различными величинами индуктивности, при чем каждый раз необходимо начинать опыт с подачи минимального напряжения. Результаты измерений занести в табл.8.1.
Таблица 8.1.
| N | U,B | I,A | P,Вт | j,град | cosj’X | cosj’’ | D | g0,% |
cos j ’ = P/UI ,
cos j ’’ - снимается по фазометру;
D = cos j ’ – cos j ’’
D
g 0 = ------ 100%
cos j ’’
8.3.2. Определение cosf при активно-емкостной нагрузке.
8.3.2.1. Соберите схему рис. 8.3.
 |
Рис. 8.3.
8.3.2.2. Перед включением стенда установите ЛАТР в начальное положение, величина емкости изменяется коммутацией отдельных конденсаторов С1, С2, С3.
Величина активной нагрузки из набора резисторов R17, R18, R19 подбирается экспериментально. Изменяя величину напряжения, установите такую величину тока и мощности, которые можно точно измерить. Повторить измерения с различными величинами емкостей.
8.3.2.3. Результаты измерений занести в табл. 8.2.
Таблица 8.2.
| N | U,B | I,A | P,Вт | j,град | cosj’X | cosj’’ | D | g0,% |
8.3.3. Определение cos j при смешанной нагрузке.
 |
8.3.3.1. Соберите схему рис. 8.4.
Рис. 8.4.
8.3.3.2. Перед включением стенда индуктивность подключите максимальной величины, в то время как конденсатор выбирается минимальной емкости, что достигается коммутацией перемычками отдельных дросселей L1, L2, L3 и конденсаторов С1 С2, С3. Величина активной нагрузки из набора резисторов R17, R18, R19 подбирается экспериментально. Изменяя величину напряжения, установите такую величину тока и мощности, которые можно точно измерить.
8.3.3.3. Повторить измерения с различными величинами индуктивности, емкостей и резисторов.
8.3.3.4. Результаты измерений занести в табл. 8.3.
Таблица 8.3.
| N | U,B | I,A | P,Вт | j,град | cosj’X | cosj’’ | D | g0,% |
8.3.4. По окончании работы верните все аппараты в исходное положение и отключите стенд.
8.4. Обработка результатов опыта.
8.4.1. Рассчитать значение cos j при различных видах и величинах нагрузки;
8.4.2. Определить абсолютную погрешность D измерения cos j ;
8.4.3. Определить относительную погрешность g0 измерения cos j .
8.5. Вопросы для самопроверки.
8.5.1. Запишите уравнение шкалы фазометра;
8.5.2. Каким образом можно произвести расчет cosj по значениям Р, U, I?
9. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 9
Дата: 2019-03-05, просмотров: 281.
