![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
«Исследование цепей переменного тока»
Цель работы: Исследование цепей переменного тока: экспериментальная проверка законов Ома и Кирхгофа, построение векторных диаграмм и составление баланса мощности.
Задание к лабораторной работе
1. Для схемы (рис. 1) с последовательным соединением резистора и конденсатора рассчитайте и измерьте действующие значения падений напряжения на резисторе UR и конденсаторе UC, ток I, угол сдвига фаз j, полное сопротивление цепи Z и емкостное реактивное сопротивление XC. Результаты занесите в табл. 1. Постройте векторную диаграмму.
Рис. 1
2. Для схемы (рис. 2) с параллельным соединением резистора и конденсатора рассчитайте и измерьте действующие значения тока в резисторе IR и конденсаторе I C, полный ток I и вычислите угол сдвига фаз j, полное сопротивление цепи Z и емкостную реактивную проводимость BC. Результаты занесите в табл.2. Постройте векторную диаграмму.
Рис. 2
3. Для схемы (рис. 3) с последовательным соединением резистора и катушки индуктивности рассчитайте и измерьте действующие значения падений напряжения на резисторе UR и катушке UL и ток I. Вычислите угол сдвига фаз j, полное сопротивление цепи Z, индуктивное реактивное сопротивление XL и фазовый сдвиг между полным напряжением цепи U и падением напряжения на катушке UL. Активным сопротивлением катушки ввиду его малой величины можно при этом пренебречь. Результаты занесите в табл. 3. Постройте векторную диаграмму.
Рис. 3
4. Для схемы (рис. 4) с параллельным соединением резистора и катушки индуктивности рассчитайте и измерьте действующие значения тока в резисторе IR и катушке IL, полный ток I и вычислите угол сдвига фаз j, полное сопротивление цепи Z и индуктивную реактивную проводимость BL. Результаты занесите в табл.4. Постройте векторную диаграмму.
Рис. 4
5. Для схемы (рис. 5) рассчитайте и измерьте с помощью виртуальных приборов токи и мощности в цепи синусоидального тока. Проверьте баланс активных и реактивных мощностей. Результаты занесите в табл. 5. Постройте векторную диаграмму.
Рис.5.
Порядок выполнения лабораторной работы
1. Соберите цепь согласно схеме (рис. 1), подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения и установите его параметры: U = 5 В, f = 1 кГц.
Выполните мультиметрами или виртуальными приборами измерения действующих значений тока и падений напряжений, указанных в табл.1. При измерениях падений напряжений подключайте мультиметр или канал V0 коннектора к зажимам C-E, C-D, D-E:
Таблица 1.
U, B | UR, B | UC, B | I, мА | j, град | R, Ом | XC, Ом | Z, Ом | Примечание |
Расчет | ||||||||
Вирт. Изм |
Вычислите:
Угол сдвига фаз
j = arctg (UC ¤ UR).
Полное сопротивление цепи
Z = U ¤ I.
Активное сопротивление цепи
R = Z ×cos j.
Емкостное реактивное сопротивление цепи
XC = Z ×sin j.
Если вы работаете с виртуальными приборами, то измерьте с помощью блока «Приборы II» R, j, XC, Z и запишите их значения также в табл. 1 под рассчитанными величинами. Сравните результаты.
Выберите масштабы и постройте векторную диаграмму напряжений (рис. 6) и треугольник сопротивлений (рис. 7).
Рис. 6 Рис. 7
2. Соберите цепь согласно схеме (рис. 2), подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения и установите его параметры: U = 5 В, f = 1 кГц.
Выполните измерения U, I, IC, IR и занесите результаты в табл. 2. Если измерения производите виртуальными приборами, то измерьте также R, j, XC, Z.
Таблица 2
U, B | I, мА | IС, мА | IR, мА | j, град | R, Ом | XC, Ом | Z, Ом | Примечание |
Расчет | ||||||||
Вирт. Изм |
Вычислите и запишите в таблицу:
Фазовый угол
j = arctg (I C ¤ I R).
Активные проводимость цепи и сопротивление цепи
G = IR ¤ U; R = U ¤ IR.
Емкостные реактивные проводимость и сопротивление цепи
BC = IC ¤ U; XC = U ¤ IC.
Полные проводимость и сопротивление цепи
; Z = 1 ¤ ÖY.
Сравните результаты вычислений с результатами виртуальных измерений (если они есть).
Постройте векторную диаграмму токов (рис. 8) и треугольник проводимостей (рис. 9).
Рис. 8 Рис. 9
3. Соберите цепь согласно схеме (рис. 3), подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения и установите его параметры: U = 5 В, f = 200 Гц. В качестве индуктивности с малым активным сопротивлением используйте катушку трансформатора 300 витков, вставив между подковами разъемного сердечника полоски бумаги в один слой (немагнитный зазор).
Выполните измерения тока и падений напряжений, указанных в табл. 3. Если измерения производятся виртуальными приборами, то измерьте также R, j, XL, Z.
Таблица 3.
U, B | UL, B | UC, B | I, мА | j, град | R, Ом | XL, Ом | Z, Ом | Примечание |
Расчет | ||||||||
Вирт. Изм |
Вычислите
Угол сдвига фаз
j = arctg (UL ¤ R).
Полное сопротивление цепи
Z = U ¤ I.
Индуктивное реактивное сопротивление цепи
XL = UL ¤ I
Занесите результаты вычислений в табл. 3 и сравните с результатами виртуальных измерений, если они есть.Выберите масштабы и постройте векторную диаграмму напряжений (рис. 10) и треугольник сопротивлений (рис. 11).
Рис. 10 Рис. 11
4. Соберите цепь согласно схеме (рис.4), подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения и установите его параметры: U = 5 В, f = 200 Гц. В качестве индуктивности с малым активным сопротивлением используйте катушку трансформатора 300 витков, вставив между подковами разъемного сердечника полоски бумаги в один слой (немагнитный зазор).
Выполните измерения U, I, IL, IR и занесите результаты в табл. 4. Если измерения производятся виртуальными приборами, то измерьте также R, j, XL, Z и вычислите G = 1/R, BL = 1/XL и Y = 1/Z. Занесите эти результаты в строку «виртуальные измерения» табл. 4.
Таблица 4
U, B | I, мА | IL, мА | IR, мА | j, град | G, 1/Ом | BL, 1/Ом | Y, 1/Ом | Примечание |
Расчет | ||||||||
Вирт. изм |
Вычислите
Фазовый угол
j = arctg (I L ¤ I R ).
Активная проводимость цепи
G = IR ¤ U.
Индуктивная реактивная проводимость
BL = IL ¤ U.
Полная проводимость
Y = I ¤ U.
Занесите результаты вычислений в таблицу и сравните с результатами измерений виртуальными приборами, если они есть. Выберите масштаб и постройте векторную диаграмму токов (рис. 12) и треугольник проводимостей (рис. 13).
Рис. 12 Рис. 13
5. Перед проведением исследований разветвленной схемы (рис. 5):
- измерьте омметром активное сопротивление Rк катушки индуктивности 40мГн:
- вычислите реактивные сопротивления катушки XL (L=40 мГн) и конденсатора XC (С=1 мкФ):
Соберите цепь согласно схеме (рис. 5), включив в неё виртуальные приборы V1 и A1 и виртуальные или реальные приборы А2 и А3.
Подайте синусоидальное напряжение частотой 500 Гц и установите максимальную амплитуду напряжения генератора.
Активизируйте виртуальные приборы: для измерения напряжения и тока на входе цепи, а также активной и реактивной мощности источника.
Примечание:
Избегайте включать одновременно большое количество виртуальных приборов в основном блоке. Это уменьшает количество отсчётов и снижает точность измерений!
Запишите в табл. 5 значения токов IRL, IR, IC и мощностей Рист и Qист.
Таблица. 5
Ветвь | RкL | R | C | Баланс мощностей, мВт, мВАр | |||
I, мА | |||||||
Р=I2R,мВт | Рист | SPпотр | |||||
Q=I2X, мВАр | Qист | SQпотр |
Вычислите по приведённым в табл. 5 формулам значения активной и реактивной мощностей каждого потребителя. Вычислите сумму активных и алгебраическую сумму реактивных мощностей их суммы и проверьте баланс мощностей.
Содержание отчета:
1. Цель работы.
2. Схемы рис. 1 … рис. 5.
3. Расчетная часть работы.
4. Таблица 1 … таблица 5.
5. Векторные диаграммы, треугольники сопротивлений и проводимостей.
6. Выводы.
Контрольные вопросы к защите лабораторной работы:
1. Сформулируйте определение синусоидального тока, амплитудного значения, фазы, начальной фазы, угловой частоты.
2. Что называется действующим значением синусоидального тока? Как связаны действующее и амплитудное значения синусоидального переменного тока?
3. Сформулируйте закон Ома для цепи синусоидального тока.
4. Треугольник сопротивлений. Дайте понятие активного, реактивного и полного сопротивлений цепи.
5. Как определяется среднее значение периодического синусоидального тока?
6. Напишите закон Ома и законы Кирхгофа в комплексной форме записи.
7. Цепь состоит из идеальной индуктивности L. Записать комплексное сопротивление цепи, построить векторную диаграмму и показать, что угол .
8. Цепь состоит из идеального конденсатора C. Записать комплексное сопротивление zC, построить векторную диаграмму и показать, что угол .
9. Поясните порядок построения векторной диаграммы.
Дата публикования: 2015-03-29; Прочитано: 1430 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!