Исследование приёмников различных типов в цепях синусоидального переменного тока

Цель работы: экспериментальное исследование частотных зависимостей полного сопротивления и сдвигов по фазе активного, ёмкостного и активно-индуктивного приёмников.

Теоретическое введение.

Приёмники, преобразующие энергию электрического тока в тепло или в механическую энергию, называются активными. В цепях постоянного тока действуют только активные приёмники. В цепях синусоидального переменного тока кроме активных приёмников встречаются такие элементы, которые преобразуют энергию электрического тока в энергию магнитного или электрического поля на короткий промежуток времени (на четверть периода колебания тока), чтобы затем вновь преобразовать эту энергию обратно в энергию электрического тока. Такие приёмники, которые в конечном счете возвращают запасенную ими энергию в электрическую сеть, называются реактивными.

В цепях постоянного тока свойства приёмника исчерпывающе описываются одним параметром: сопротивлением (или проводимостью). В цепях синусоидального переменного тока для описания свойств приёмника требуется два параметра: полное сопротивление переменному току (импеданс) и угол сдвига фаз между током и напряжением (сдвиг по фазе)2. Полное сопротивление приёмника является аналогом эквивалентного сопротивления в цепях постоянного тока: оно определяется как отношение действующего значения поданного на приёмник напряжения к действующему значению протекающего через приёмник тока. Сдвиг по фазе аналога в цепях постоянного тока не имеет.

В цепях переменного тока активными приёмниками являются сопротивления (резисторы); по-этому активные приёмники называются ещё резистивными. Полное сопротивление идеального активного приёмника равно его сопротивлению в цепи постоянного тока3, а сдвиг по фазе равен нулю:

Z = R; = 0 (3.1)

Реактивные приёмники бывают двух типов: ёмкостные и индуктивные.

Ёмкостный приёмник представляет собой конденсатор; энергия электрического тока временно запасается конденсатором в виде энергии электрического поля между его обкладками. Ток, перезаряжающий обкладки конденсатора, создает впечатление протекания сквозного тока через конденсатор. Сила этого тока зависит от частоты переменного напряжения и ёмкости конденсатора: I = U . Выражение обозначается как Х_С и называется ёмкостным сопротивлением конденсатора. Полное сопротивление идеального ёмкостного приёмника равно его ёмкостному сопротивлению; оно обратно пропорционально частоте тока. В ёмкостном приёмнике ток опережает по фазе напряжение на 90.° При опережении током напряжения сдвиг по фазе считается отрицательным; итак, для ёмкостного приёмника:

Z=X_C; = -90° (3.2)

Индуктивный приёмник представляет собой катушку индуктивности; энергия электрического тока временно запасается катушкой индуктивности в виде энергии магнитного поля катушки. Магнитное поле катушки индуцирует в ней же эдс, противодействую­щую изменению порождающего магнитное поле тока. Таким образом, создается впечатление, что катушка обладает дополнительным сопротивлением в цепи переменного тока. Если бы сопротивление провода катушки равнялось бы нулю, то сила тока через катушку зависела бы только от частоты переменного напряжения и индуктивности катушки: .Выражение обозначается как X_L и называется индуктивным сопротивлением катушки. Полное сопротивление идеального индуктивного приёмника равно его индуктивному сопротивлению; оно прямо пропорционально частоте

тока. В идеальном индуктивном приёмнике ток отстает по фазе от напряжения на 90°. Итак, для индуктивного приемника:

Z = X_L; = 90° (3.3)

Реальные приёмники в цепях переменного тока обладают в той или иной мерс и активными, и индуктивными и ёмкостными свойствами одновременно. Полное сопротивление и сдвиг по фазереального приёмника рассчитывается по формулам:

 

(3.5)

где R, Х_L, Х_С - активное, индуктивное и ёмкостное сопротивления приёмника.

В цепях переменного тока промышленной частоты резисторы и конденсаторы обычно ведут себя как идеальные активные и ёмкостные приёмники. А в катушках индуктивности, как правило, нельзя пренебречь активным сопротивлением провода: полное сопротивление и сдвиг по фазе катушки рассчитывают по формуле (3.4), при этом её ёмкостным сопротивлением пренебрегают:

 

(3.5)

Содержание и порядок выполнения работы.

Опыт I. Исследование активного (резистивного) приёмника

Содержание опыта:

 

 

Рис. 3.1

1. Собрать на стенде цепь, соответствующую схеме на рис. 3.1.

2. Настроить переключателем "частота" источник переменного напряжения на частоту .

3. Подать на цепь заданное напряжение U.

4. Измерить протекающий в цепи ток I. Определить по опытным
данным полное сопротивление схемы: ; сравнить его с

теоретическим значением Z_m=R.

5. Измерить с помощью осциллографа сдвиг фаз⁵ между током и напряжением в резистивном приёмнике; убедиться, что =0.

6. Повторить эти измерения на частоте ; убедиться, что свойства активного приёмника не зависят от частоты переменного тока.

 

Результаты измерений занести в таблицу:

Таблица 3.1

U V	Hz	R	I A	Zon

 

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Читайте также:

II. Типовые задачи.
III. Основные требования к оформлению и выпуску типового санитарного бюллетеня
IV. Четвертый вопрос – типовая задача.
IV.1. Исследование самооценки
J Ознакомьтесь с описанием задач различных типов игр по М.Ф Стронину и определите, является ли данная классификация условной.
Q А можно ли применить исследование диалогической речи?
Q Приведите, пожалуйста примеры нарушений выполнения этой пробы при различных видах афазий.
S: Признаки острой респираторной инфекции, вызванной вирусами простого герпеса первого и второго типов
V. «Miles» и «militia» до конца X века (семантическое исследование)
А. типової клінічної картини

Воспользуйтесь поиском по сайту: