Общие сведения. Измерение сопротивлений

Читайте также:

Измерение сопротивлений

Потребителей электрической энергии

Общие сведения

Любой потребитель электрической энергии может быть охарактеризован в соответствии с законом Ома величиной полного сопротивления

, Ом,

где - напряжение источника электрической энергии, В;

– ток потребителя, А.

Рис. 1.

В потребителе происходит преобразование электрической энергии источника в другие виды энергии (механическую, световую, тепловую и т.д. в зависимости от конкретного типа потребителя). Процесс такого преобразования количественно и качественно зависит от характера полного сопротивления потребителя.

Потребление энергии от источника определяется величиной активногосопротивления R потребителя (активной составляющей полного сопротивления).

Процесс преобразования электрической энергии в потребителе связан с использованием магнитных и электрических полей, что вызывает появление индуктивной или ёмкостной составляющей полного сопротивления потребителя. Принято обозначать индуктивную составляющую полного сопротивления Х_L, а ёмкостную – Х_С и называть реактивным сопротивлением индуктивного или ёмкостного характера.

Реальные потребители электрической энергии не всегда обладают активной и реактивной составляющими полного сопротивления. Осветительные лампы накаливания, электронагревательные приборы обладают практически только активным сопротивлением. Двигатели переменного тока, трансформаторы, катушки индуктивности имеют активно – индуктивный характер полного сопротивления. Наличие конденсаторов в потребителях электрической энергии может вызвать активно – ёмкостный характер их полного сопротивления.

Любой реальный потребитель может быть представлен схемой замещения в виде последовательного соединения либо R и X_L (рис. 2а), либо R и X_C (рис. 2б) в зависимости от характера полного сопротивления.

Рис. 2.

Измерить сопротивление потребителя означает определить величину активного и реактивного сопротивления последовательной схемы его замещения. Это можно выполнить следующим образом.

Известно, что активная мощность потребителя определяется выражением

Р=I_п²· R

Отсюда , Ом.

В свою очередь в последовательной схеме замещения полное сопротивление выражается в виде

В общем случае не имеет значения, какова реактивность потребителя, поэтому в формуле опущен индекс «L» или «C» в обозначении реактивного сопротивления X, отсюда

, Ом.

Таким образом, для определения всех трех сопротивлений потребителя (полного, активного и реактивного) нужно измерить три параметра: напряжение источника U, ток потребителя I_п и активную мощность потребителя P. Однако по результатам этих измерений нельзя определить характер реактивного сопротивления потребителя (то ли это X_L, то ли это X_C).

Для определения характера реактивности потребителя параллельно ему подключают конденсатор (рис. 3).

Рис. 3.

Подключение конденсатора не вызовет изменения тока потребителя I_п, ток же через источник электрической I энергии изменится, т.к. в соответствии с законом Кирхгофа ток источника I (после подключения конденсатора) является векторной суммой токов потребителя I_п и конденсатора I_с, т.е.

Характер реактивности потребителя однозначно определяется на основании сравнения токов I_п и I

При выполнении условия I_с< I_п справедливы следующие положения:

1. Если при подключении конденсатора I > I_п, то реактивное сопротивление потребителя имеет ёмкостный характер.

2. Если при подключении конденсатора I < I_п, то реактивное сопротивление потребителя имеет индуктивный характер.

Действительно, при ёмкостном реактивном сопротивлении ток потребителя I_п на некоторый угол φ опережает напряжение источника U (рис. 4) и ток источника I как результат векторного суммирования будет больше тока потребителя (I > I_п).

При индуктивном же реактивном сопротивлении ток I_пна некоторый угол φ отстает от напряжения источника U (рис.5) и ток источника I как результат векторного суммирования + будет меньше тока .