Методика определения коэффициента мощности cosj , активного сопротивления RA, и емкости конденсатора С, расчета постоянной электрического счетчика

Коэффициент мощности cosj в цепи переменного тока можно определить, зная мощность, силу тока и напряжение по формуле (20.21).

Для этого необходимо измерить указанные параметры с помощью ваттметра, амперметра и вольтметра соответственно.

Активное сопротивление RA можно рассчитать, измерив с помо щью вольтметра и амперметра напряжение и силу тока на участке цепи, обладающим таким сопротивлением (т.е. на реостате):

. (20.28)

Емкость каждого конденсатора Ci можно рассчитать, зная емкость всего блока С. Схема соединения изображена на рисунке 20.5. Все конденсаторы в блоке одинаковы. Емкость блока можно найти из формулы (20.13), рассчитав его емкостное сопротивление:

(20.29)

Таким образом,

. (20.30)

Количество теплоты Q , выделившееся на активном сопротивлении за время Dt, можно найти, используя электросчетчик. Для этого необходимо воспользоваться или цифровой шкалой счётчика или посчитать число оборотов N1 диска за время наблюдения Dt1 . Считая постоянную А известной, Q можно найти по формуле (20.26). Экспериментальную постоянную счетчика можно рассчитать, зная, при мощности Р в цепи за время Dt2 диск счетчика делает N2 оборотов. Иначе:

. (20.31)

Порядок выполнения работы

1. Познакомьтесь со схемой включения приборов и их характеристиками.

2. Включите установку в сеть. Установите в цепи с помощью реостата такой ток, чтобы ваттметр показывал не меньше 50 Вт.

3. Измерьте мощность, силу тока и напряжение. Вычислите коэффициент мощности cosj по формуле (20.21).

4. Данные запишите в таблицу 20.1.

5. Подключите вольтметр V2 с помощью переключателя S к реостату, поставив тумблер переключателя S в положение R. Измерьте напряжение на активном сопротивлении RA. Рассчитайте RA по формуле (20.28).

6. Измените предел измерений вольтметра V2 , поставив переключатель пределов на максимальное значение (Внимание! В случае невыполнения этого пункта в дальнейшей работе вольтметр V2выйдет из строя!).

7. Переключите тумблер S в положение С после чего измерьте напряжение UС на реактивном сопротивлении RС. Рассчитайте сопротивление по формуле (20.28).

8. Подсчитайте емкость одного конденсатора, используя схему включения четырех конденсаторов в батарею.

9. Данные запишите в таблицу 20.1.

10. Пользуясь соотношением (20.14), и учитывая, что в данной схеме индуктивность отсутствует, вычислите cosj и сравните с раннее полученным.

11. Измерения повторите при другом (большем) значении активного сопротивления.

12.Определите относительную и абсолютную ошибку измерения cosj, вычислив их согласно формуле (20.21). А именно:

δcosj =δP+δI+δU. (20.32)

Dcosj=δcosj /100%, т.к. (cosj)max=1.

13. Данные запишите в таблицу 20.2.

14. Рассчитайте постоянную А электрического счетчика по формуле (20.27).

15. Используя счетчик электроэнергии, по формуле (20.1) рассчитайте количество теплоты, выделившееся на активном сопротивлении RA за время Dt (3-5 мин.). Для этого подсчитайте число оборотов диска счетчика N1 за время Dt1 , используя секундомер.

16. Рассчитайте постоянную счётчика экспериментально по формуле (20.31), измерив время Dt2, за которое диск счётчика делает 20-30 оборотов, и пользуясь при этом показаниями ваттметра.

17. Посчитайте относительную погрешность счётчика

δА=((Аэксп-А/А)·100%.

Сравните с классом точности этого прибора, указанным на его шкале.

18. Данные запишите в таблицу 20.3.

 

Таблица 20.1 – Расчет коэффициента мощности, активного сопротивления и емкости конденсатора

P, Вт I, А U, В сosj , В RA, Ом UC, В RC, Ом C, Ф C1, Ф
                   

 

Таблица 20.2 – Расчет количество теплоты на сопротивлении RA.

Dt1, c N1, об Q1, Дж Dt2, c N2, об Q2, Дж
           

 

Таблица 20.3 – Расчет относительной и абсолютной ошибки измерения коэффициента мощности

Предел измерения приборов Класс точности приборов dW, % dI, % dU, % dcosj, % Dcosj
W, Br I, A U, B W I V          
                     

Контрольные вопросы

  1. Что называется действующим значением тока и напряжения и от чего оно зависит?
  2. 2. В чем состоит принцип включения в цепь ваттметра?
  3. 3. Что называется коэффициентом мощности и от чего он зависит?
  4. 4. Какова зависимость мощности в цепи переменного тока от коэффициента мощности?
  5. 5. Что называется импедансом цепи?
  6. 6. От чего зависит реактивное сопротивление цепи?
  7. 7. В чем состоит закон Ома для цепи переменного тока?
  8. 8. Как найти емкость конденсатора, используется цепь переменного тока?
  9. 9. Каково значение и в чем состоит принцип действия электросчетчика?
  10. 10. Как рассчитать постоянную счетчика?
  11. 11. Почему число оборотов диска счетчика пропорционально энергии электрического тока?