Краткие теоретические сведения. В отличие от последовательных цепей переменного тока с R

В отличие от последовательных цепей переменного тока с R, L, C, где ток, протекающий во всех элементах цепи, одинаков, в параллельных цепях одинаковым будет приложенное напряжение (рис. 3.1).

Для цепи с параллельным соединением рис. 3.1:

,

где - - суммарный ток цепи (ток в неразветвленной части);

- - токи в отдельных ветвях.

Для параллельных цепей закон Ома удобнее представлять через проводимости

Сдвиг по фазе между напряжением U и током I можно определить из формулы

где y - полная проводимость цепи, измеряемая в сименсах (1/ Ом);

- эквивалентная активная проводимость цепи;

, , g₃ - активные проводимости отдельных параллельных ветвей;

- эквивалентная реактивная проводимость цепи;

- реактивная проводимость цепи с индуктивной нагрузкой;

- реактивная проводимость цепи с ёмкостной нагрузкой;

Для схемы, изображенной на рис. 3.1: , , g₃ = 0;

, .

В общем случае проводимости на отдельных участках цепи можно определить по формулам: ; ; .

Для цепи рис. 3.1 при > b_С (цепь носит индуктивный характер) ток I_L > I_С. Общий ток I будет отставать от приложенного напряжения U на угол φ. Векторная диаграмма для этого случая представлена на рис. 3.2.

В случае, если b_L < b_С (цепь носит ёмкостной характер) ток I_L < I_С , общий ток I будет опережать приложенное напряжение U на угол φ, рис. 3.3

Величина и знак угла φ зависят от соотношения между реактивными проводимостями b_L, b_С и полной проводимостью y. Меняя b_L или b_С, можно изменять величину и знак угла φ, что имеет большое практическое значение.

На практике чаще всего применяют параллельное подключение конденсаторов к активно - индуктивному потребителю, имеющему низкий . При этом компенсируется реактивная (индуктивная) составляющая тока, угол φ уменьшается, а повышается. Обычно коэффициент мощности на промышленных предприятиях повышают до 0,92 - 0,95.

Режим работы электрической цепи при равенстве индуктивной и емкостной проводимостей, т.е. при b_L = b_С называется резонансом токов.

При резонансе токов эквивалентная реактивная проводимость цепи равна нулю, полная проводимость цепи y и ток I принимают минимальные значения. Эквивалентное сопротивление цепи имеет активный характер, реактивная мощность цепи равна нулю.

Явление резонанса токов может быть получено как при изменении частоты питающего напряжения, так и при изменении частоты колебательного контура, т.е. за счет изменения L или C. На практике чаще всего получают резонанс за счет изменения емкости С.

Таким образом, при изменении ёмкости С можно достигнуть максимального коэффициента мощности

Величина угла сдвига фаз может быть определена из выражения:

.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка (Рис. 3.4) состоит из параллельно включенных активного сопротивления R, катушки Z_К, обладающей активным и индуктивным сопротивлениями и батареи конденсаторов С, позволяющей изменять ёмкость в широких пределах. Электроизмерительные приборы дают возможность измерять напряжение на входе U, общий ток I, ток катушки I₁ ток, потребляемый батареей конденсаторов I₂, мощность цепи Р и коэффициент мощности . В схему включен трансформатор тока ТТ, позволяющий расширять предел измерения ваттметра.

Поиск по сайту: