Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
1.4 Заготовить бланк отчета с решениями задач из п.1.3 и монтажными схемами и таблицами, приведенными в разделе 2 "Порядок выполнения работ".
2 Порядок выполнения работы:
2.1 Определение комплексных сопротивлений элементов цепи.
2.1.1 Собрать цепь по схеме на рис. 5.3. В качестве R использовать резистор по указанию руководителя. В качестве индуктивную катушку
Рисунок 5.3
2.1.2 Включить блок питания и установить напряжение, обеспечивающее удобные для отсчета значения токов I, I1, и I2. Данные занести в 1-ю строку таблицы 5.1. Значения U и I1 занести также в строку "резистор" таблицы 5.1.
Таблица 5.1 - Комплексные сопротивления участков цепи:
Элемент цепи | Измерено | Вычислено | ||||||
U | I | I1 | I2 | φ | R | X | Z | |
В | А | А | А | град. | Ом | Ом | Ом | |
Катушка | ||||||||
Резистор | - | - | 0º | |||||
Конденсатор | - | - | -90º |
2.1.3 Заменить катушку конденсатором и занести значения U и I2 в соответствующую строку табл. 5.1.
2.2 Исследование распределения токов и напряжений в цепях со смешанным соединением участков.
2.2.1 Собрать цепь по схеме на рис. 5.4 (цепь №1):
Рисунок 5.4
2.2.2 Амперметр подключать к ШР1, включить блок питания и отрегулировать напряжение, обеспечивающее удобные для отсчета значения токов во всех элементах цепи. Измерить токи и напряжения и записать их в строку "измерено" таблицы 5.2 для схемы №1.
2.2.3 В цепи рис. 5.4 поменять местами резистор и катушку, т.е. собрать цепь №2. Повторить действия, указанные в п.2.2.2 и записать результаты в соответствующую строку табл. 5.2.
2.2.4 Поменять местами конденсатор и катушку (цепь №3), выполнить действия по п.2.2.2 и записать результаты в табл. 5.2.
Таблица 5.2 - Распределение токов и напряжений в участках цепей
№ цепи и ее схемы | U | I | U | I | U | I | |
B | A | B | A | B | A | ||
Резистор | Катушка | Конденсатор | |||||
1 | изм. | ||||||
выч. | |||||||
2 | изм. | ||||||
выч. | |||||||
3 | изм. | ||||||
выч. |
3 Обработка результатов измерений:
3.1 По результатам измерений в п.п.2.12 и 2.13 (табл. 5.1) вычислить параметры индуктивной катушки, резистора и конденсатора. Методику расчета см. п.1.2.2. Результаты записать в графы "вычислено" табл. 5.1. Z - записать в показательной форме.
3.2 Задаться такими же напряжением U в цепи №1 таблицы 5.2, как и при проведении опыта. Комплексные сопротивления участков взять из табл. 5.2. Рассчитать напряжения и токи во всех элементах цепи №1 символическим методом. Результаты занести в строку "вычислено" табл. 5.2. Расчет привести в отчете.
3.3 Для цепи №2 задаться значением тока, катушки Iкат равны измеренному во второй строке табл. 5.2, и рассчитать символическим методом токи и напряжения на всех участках эл.цепи, включая входное напряжение U. Расчет привести в отчете. Модули рассчитанных величин внести в табл. 5.2.
3.4 Для эл. цепи №3 задаться значением тока резистора Iрез, равным измеренному из третьей строки табл. 5.2, и рассчитать символическим методом токи и напряжения на всех участках эл.цепи, включая входное напряжение U. Расчет привести в отчете. Модули рассчитанных величин внести в табл. 5.2.
3.5 Вычислить S, P, Q и общий для всех вариантов цепи. Расчет и его результаты должны быть в отчете.
3.6 Построить в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов для каждой цепи.
4 Контрольные вопросы и задачи:
4.1 Как производится преобразование комплексных чисел из алгебраической формы в показательную и показательной - в алгебраическую? Показать на примерах.
4.2 Законы Ома в символической форме. Вычисление комплексов Z и Y по комплексам I и U. Показать на примерах.
4.3 Законы Кирхгофа в символической форме. Привести примеры.
4.4 Выразить в комплексной форме соотношения между токами резистора, катушки и конденсатора в каждой из исследуемых эл. цепей.
4.5 Выразить в комплексной форме соотношения между напряжениями резистора, катушки и конденсатора в каждой из исследуемых эл.цепей.
4.6 Вычислить символическим методом активную, реактивную и полную мощность резистора, катушки и конденсатора для каждой из исследуемых эл. цепей.
4.7 Проверить баланс мощностей для эл. цепи № 1, 2, 3.
4.8 В цепи на рис. 5.5 R1 = R2 = R3 = 8 Ом, XC1 = XL1 = 12 Ом.
Вычислить комплексы эквивалентных сопротивления и проводимости. Записать значения Rэ, Xэ, gэ, bэ.
Рисунок 5.5
4.9 В цепи п.4.8 U=100В. Вычислить комплекс I 1, также Р, Q, S.
4.10 В цепи п. 4.8 U23=100 B. Вычислить I 1 и U.
4.11 В цепи п.4.8 U1=100 B. Вычислить U.
4.12 В цепи п.4.8 I2=5 А. Вычислить I 1 и U.
4.13 Для цепи на рис. 5.5 построить векторную диаграмму токов и напряжений, не вычисляя их предварительно.
4.14 С помощью векторных диаграмм для цепей №1 и №2 проанализировать, как применится их при отключении конденсатора.
Лабораторная работа 6
РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ
Цель работы - опытное изучение резонансных явлений в цепях переменного тока при последовательном соединении индуктивности и емкости.
1 Домашняя подготовка к работе:
1.1 Изучить материал по учебнику 1, §§ 5.25, 5.28, 5.29, а также соответствующие темы по конспекту лекций и подготовиться к ответу на вопросы 4.1-4.7 раздела "Контрольные вопросы и задачи".
1.2 Заготовить бланк отчета со схемой и таблицами.
2 Пояснения к работе:
2.1 На лабораторном стенде имеется возможность исследовать резонанс напряжений:
а) при регулировании индуктивности и постоянной емкости;
б) при регулировании емкости и постоянной индуктивности.
2.2 Для регулирования индуктивности L необходимо менять положение подвижного сердечника. Из соотношения
,
где - потокощепление, Ф - магнитный поток, i - ток, W - число витков, следует, что при полностью выдвинутом сердечнике L будет наименьшей, а при полностью задвинутом – наибольшей. Действительно, при выдвинутой сердечнике сопротивление потоку наибольшее, а Ф (при данном i) и L будут наименьшим.
2.3 Магазин емкостей выполнен из набора конденсаторов различной емкости, которые с помощью переключателя подключается к выходным зажимам батареи в сочетаниях, обеспечивающих ступенчатое регулирование емкости.
3 Порядок выполнения работы:
3.1 Собрать цепь для определения параметров катушки методом амперметра, вольтметра и ваттметра, подключив ее к источнику регулируемого напряжения (ИРН) 0—250 В.
3.2 Измерить напряжение и мощность при максимальном и минимальном значениях индуктивности, устанавливая ток в пределах от 0,1 до 0,5 А при
U = 150 В.
3.3 Вычислить максимальное и минимальное значения индуктивного сопротивления по формулам:
3.4 Найти среднее значение индуктивного сопротивления
3.5 Вычислить емкость, которую нужно установить, чтобы при найденном значении в цепи имел место резонанс напряжений
(мкФ)
3.6 Собрать цепь по схеме на рис. 6.1. Установить значение С, найденное в
п. 3.5.
3.7 Изменяя индуктивность от наименьшего до наибольшего значений и поддерживая входное напряжение неизменным U=80 B, изменить ток, мощность и напряжение на зажимах катушки и конденсаторной батареи. Результаты измерений занести в таблицу 6.1. При этом установить 2-3 значения L до резонанса, резонансное значение (максимум тока) и 2-3 после резонанса.
Рисунок 6.1
Таблица 6.1 - Резонанс при регулировании индуктивности
№ n/n | Измерено | Вычислено | ||||||||||||
I | P | Uкат | UC | Zц | Zкат | R | XL | L | XC | C | Ua | Uc | φ | |
А | Вт | В | В | Ом | Ом | Ом | Ом | Г | Ом | мкФ | В | В | град | |
Входное напряжение U = 80 B |
3.8 Включить емкость 6 мкФ и установить сердечник катушки в положение, при котором в цепи будет резонанс (максимум тока).
3.9 Не меняя положения сердечника, установить поочередно значения емкости: 2, 4, 5, 6, 8, 12, 16 мкФ. При каждом значении емкости снять показания приборов и записать их в таблицу 6.2.
Таблица 6.2 - Резонанс при регулировании емкости
№ n/n | Измерено | Вычислено | ||||||||||||
I | P | Uкат | UC | Zц | R | Zкат | L | XL | XC | C | Ua | UL | φ | |
А | Вт | В | В | Ом | Ом | Ом | Г | Ом | Ом | мкФ | В | В | град | |
Входное напряжение U = 80 B |
4 Обработка результатов измерений:
4.1 По данным табл. 6.1 вычислить величины, указанные в графах "вычислено" этой таблицы, пользуясь формулами
4.2 Построить в одной системе координат графики зависимости тока I и составляющих напряжения Uа, UL, и Uc, а также угла сдвига фаз между током и входным напряжением от индуктивности L.
4.3 Пользуясь теми же формулами (п.4 I), вычислить величины в графах "вычислено" таблицы 6.2.
4.4 Построить в общей системе координат зависимости L, UL, Uc, от емкости C.
4.5 По данным таблиц 6.1 и 6.2 построить по три векторные диаграммы для случаев: Xc>XL; Xc= XL; Xc< XL.
5 Контрольные вопросы и задачи:
5.1 В каких цепях и при каком условии возникает резонанс напряжений?
5.2 В чем состоит явление резонанса напряжений?
5.3 По каким признакам с помощью электроизмерительных приборов можно определить наступление резонанса при регулировании частоты, индуктивности, емкости?
5.4 Что такое перенапряжение, при каком условии оно наблюдается и как выражается его количественная характеристика? Используйте понятие добротности Q.
5.5 На каких величинах, отражается увеличение и уменьшение активного сопротивления цепи, настроенной в резонанс?
5.6 Является ли признаком резонанса напряжений равенство напряжений на зажимах катушки и конденсатора?
5.7 Чем отличается зависимости I(ω) цепи с заданными значениями L и С при двух значениях R?
5.8 Задача. Конденсатор с емкостным сопротивлением ХС=20 Ом и катушка R=30 Ом, XL=40 Ом включены последовательно. Какую емкость необходимо добавить в конденсаторную батарею, чтобы в цепи наступил резонанс напряжений? Как ее подключать к имеющейся - параллельно или последовательно? Частота 50 Гц?
5.9 Задача. Цепь построена в резонанс на частоту сети 50 Гц, U=60 B, Uc=80 B, I = 1 A. Определить параметры катушки R и L, емкость С, напряжение на зажимах катушки Uкат.
5.10 Задача. В последовательной r, L, C цепи активная мощность Р=400 Вт,
г = 100 Ом, φ = 0.
Определить ток цепи и полную мощность.
5.11 В последовательной r, L, С, цепи r = 40 Ом, U = 200 В, XL = 30 Ом. Определить полное сопротивление цепи, если cos j =1.
5.12 Определить индуктивность L, при которой в цепи наступит резонанс напряжений на частоте ω = 500 с-1. Вычислить напряжение и ток во всех элементах цепи, если U=50 B, R1=20 Ом, R2=200 Ом, С=10 мкФ.
Лабораторная работа 7
РЕЗОНАНС ТОКОВ
Цель работы - опытное изучение резонансных явлений в цепях при параллельном соединении индуктивности и емкости.
1 Домашняя подготовка к работе:
1.1 Изучить тему "Резонанс токов" по учебнику 1, пп. 5.25- 5.27, а также по конспекту лекций и подготовиться к ответу на вопросы 4.1-4.10.
1.2 Заготовить бланк отчета со схемой и таблицами.
2 Пояснения к работе:
2.1 Для исследования резонанса токов на лабораторном стенде используются те же индуктивная катушка и конденсаторная батарея, что в работе №6.
2.2 Резонансные кривые снимаются:
1) при постоянной емкости и регулировании индуктивности;
2) при постоянной индуктивности и регулировании емкости.
3 Выполнение работы:
3.1 Собрать цепь для определения активной, реактивной и полной проводимости катушки методом амперметра, вольтметра и ваттметра, подключив к ИРН - источнику регулируемого напряжения 0 - 250 В.
3.2 Измерить мощность при наибольшем и наименьшем значениях индуктивности, установив с помощью регулятора напряжение U=150 B
3.3 Вычислить параметры параллельной схемы замещения катушки (полную проводимость и ее составляющие) по формулам:
Результаты вычислений записать в табл. 7.1.
3.4. Подсчитать среднее значение индуктивной проводимости и, приняв во внимание условие резонанса токов, вычислить резонансное значение емкости С.
Таблица 7.1
Положение сердечника | Измерено | Вычислено | |||||
U | I | P | y | g | bL | Cрез | |
В | А | Вт | См | См | См | мкФ | |
1 Полностью выдвинут | |||||||
2 Полностью задвинут | |||||||
3 Среднее |
3.5 Собрать цепь по схеме на рис. 7.1, установив найденное в предыдущем пункте значение емкости.
3.6 Меняя индуктивность и поддерживая напряжение неизменным, снять и записать в табл. 7.2 показания ваттметра и всех амперметра. При этом установить 2-3 значения L до резонанса, резонансное значение L и 2-3 - после резонанса.
3.7 Включить С = 6 мкФ и установить сердечник катушки в положение, соответствующее резонансу (минимум общего тока).
3.8 Не меняя положение сердечника, установить поочередно значения емкости: 2, 4, 5, 6, 8, 12, 16 мкФ. При каждом значений емкости снять показания приборов и записать их в таблицу 7.3
Рисунок 7.1
Таблица 7.2 - Резонанс при регулировании индуктивности
№ n/n | Измерено | Вычислено | ||||||||
I | I1 | I2 | P | укат | g | bL | Ia | IL | L | |
А | А | А | Вт | См | См | См | А | А | Г | |
U = 150 B C = |
Таблица 7.3 - Резонанс при регулировании емкости
Дата публикования: 2014-11-04; Прочитано: 272 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!