Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Основные теоретические положения

Стр 1 из 10Следующая ⇒

Омский государственный университет путей сообщения

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Часть 2

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний к выполнению лабораторных

работ по курсу «Электротехника и электроника»

Омск 2007

УДК 621.3 (075.8)

ББК 31.2я73

Э45

Электротехника и электроника. Часть 2. Электротехника. Цепи переменного тока:Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Электротехника и электроника» / В. Д. Авилов, В. В. Харламов, Ю. Л. Иванилов, Е. Н. Савельева, П. К. Шкодун, Е. А. Третьяков, А. Г. Бороду-лин; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. 39 с.

Методические указания содержат шесть лабораторных работ по курсу «Электротехника и электроника», посвященных исследованию электрических цепей переменного однофазного и трехфазного тока и магнитных свойств ферромагнитных материалов, измерению энергии и мощности в цепях переменного тока. Приведены требования по охране труда и технике безопасности при выполнении лабораторных работ в учебной лаборатории.

Предназначены для студентов второго и третьего курсов очной и заочной форм обучения специальностей 150700 (19030) – «Локомотивы», 150800 (190302) – «Вагоны», 120100 (151001) – «Технология машиностроения», 100700 (140104) – «Теплоэнергетика».

Библиогр.: 3 назв. Табл. 9. Рис. 25.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. Н. Горюнов;

доктор техн. наук, профессор В. Е. Митрохин.

Ó Омский гос. университет

путей сообщения, 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.........................................................................................................
Лабораторная работа 1. Последовательная цепь переменного тока (резонанс напряжений)..................................................................................
Лабораторная работа 2. Разветвленная цепь переменного тока (резонанс токов)..........................................................................................................
Лабораторная работа 3. Исследование цепи трехфазного переменного тока при включении активных нагрузок звездой и треугольником....
Лабораторная работа 4. Измерение энергии переменного тока и проверка индукционного счетчика.....................................................................
Лабораторная работа 5. Измерение мощности в цепях трехфазного тока
Лабораторная работа 6. Исследование магнитных свойств ферромагнитных материалов.........................................................................................
Библиографический список..........................................................................

ВВЕДЕНИЕ

В настоящих методических указаниях представлены содержание шести лабораторных работ по электротехнике, описание экспериментальных установок, даны рекомендации к проведению опытов, указания для самостоятельной обработки результатов экспериментов.

Цель данных методических указаний – помочь студентам подготовиться к выполнению лабораторных работ, получить практические навыки в проведении исследований различных электротехнических устройств и закрепить теоретические знания по основным разделам курса.

В процессе подготовки к практическим занятиям необходимо заранее ознакомиться с порядком выполнения лабораторной работы, подготовить отчет, содержащий цель работы; электрическую схему, выполненную по стандарту; основные расчетные формулы; таблицы для результатов вычислений и наблюдений. Для контроля своей подготовленности следует письменно ответить на контрольные вопросы, приведенные в конце описания каждой лабораторной работы. По результатам проведенной работы требуется начертить необходимые графики и векторные диаграммы.

В учебной лаборатории студенты обязаны строго соблюдать правила техники безопасности, нарушение которых может привести к поражению электрическим током. Питание стенда разрешается включать только после проверки исследуемой схемы преподавателем или дежурным лаборантом. Перед включением питания необходимо убедиться в том, что никто из людей не находится в контакте с элементами схемы.

В случаях, когда электрический ток, проходящий через тело человека, оказавшегося в электрической цепи, превышает 0,05 – 0,1 А, электротравма обычно заканчивается смертельным исходом, поэтому напряжение 127, 220 В является опасным. Исходя из этого при выполнении лабораторных работ нельзя прикасаться к неизолированным проводам, соединительным клеммам и другим частям электрических цепей, находящимся под напряжением.

Особое внимание необходимо при работе с цепями переменного тока, в которых имеется последовательное соединение катушек индуктивности и конденсаторов, поскольку напряжение на их зажимах может в отдельных случаях превышать напряжение питания.

При обнаружении каких-либо неисправностей в схеме, появлении запаха дыма, чрезмерном нагреве элементов следует немедленно отключить схему и доложить об этом преподавателю или дежурному лаборанту.

Лабораторная работа 1

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ переменного тока

(резонанс напряжений)

Ц е л ь р а б о т ы: изучить условия возникновения резонанса в последовательной цепи переменного тока; снять осциллограммы мгновенных значений напряжения и тока при различных режимах; построить векторные диаграммы напряжения и тока [1, с. 69; 2, с. 98].

Основные теоретические положения

В последовательной цепи переменного тока, в которую включены реостат R, катушка индуктивности L и конденсатор С, возможен случай, когда индуктивное сопротивление катушки х_L равно емкостному сопротивлению конденсатора х_C.

Индуктивное сопротивление катушки определяется по выражению:

, (1)

емкостное сопротивление конденсатора –

. (2)

Полное сопротивление цепи

(3)

где , R – активное сопротивление катушки и реостата.

Если выполняется равенство реактивных сопротивлений: х _L= х_C, то ток в цепи практически определяется только активным сопротивлением ( + R) и может быть рассчитан по формуле:

(4)

Если активное сопротивление минимально, то ток в цепи достигает больших значений. При этом падение напряжения на катушке U _к = (х_L + ) I и конденсаторе U_C = х_СI может быть во много раз больше, чем напряжение, подведенное к цепи.

Режим, когда х_L = х_C и ток совпадает по фазе с напряжением, приложенным к цепи, называется резонансом напряжений.

Резонанс напряжений может наступить, если выполняется следующее:

1) при постоянной индуктивности емкость С меняется и становится равной 1 / ω² L, где ω = 2πƒ;

2) при постоянной емкости индуктивность L меняется и становится равной 1/ω² С;

3) изменение индуктивности L и емкости С приводит к равенству: ω L = l/ω C;

4) угловая частота сети w₀, изменяясь, становится равной (этого можно добиться, изменяя частоту ƒ питающей сети).

В лабораторной работе наступления резонанса напряжений добиваемся подбором емкости.

Кроме резонанса напряжений необходимо исследовать еще два режима, когда х _L > х_С и х_L < х_C.

Для всех трех режимов необходимо построить векторные диаграммы напряжения и тока. Для этого следует измерить ток I в цепи и напряжение на конденсаторе U_C, катушке U _к и реостате U_R и рассчитать значения сопротивлений x_L, x_С _, .

Расчет величин, перечисленных выше, проводим по известным формулам:

полное сопротивление цепи z = U/I;

полное сопротивление катушки z _к= U _к/ I;

реактивное сопротивление конденсатора x_C = U_C / I;

активное сопротивление всей цепи R _общ = P/I²;

активное сопротивление реостата R = U_R / I;

активное сопротивление катушки r _к = R _общ – R;

реактивное сопротивление катушки .

Зная x_L, определим индуктивность, Гн:

(5)

По реактивному сопротивлению конденсатора x_C рассчитаем емкость, мкФ:

(6)

Вычислим угол сдвига между током и напряжением:

. (7)

Порядок построения упрощенных векторных диаграмм:

1) чертится ось токов, совпадающая с осью абсцисс (рис. 1);

2) из начала вектора тока откладывается в выбранном масштабе вектор напряжения , совпадающий с вектором тока по направлению, так как падение напряжения на активном сопротивлении совпадает по фазе с током;

3) из конца вектора под углом 90° откладывается вниз вектор напряжения на конденсаторе , так как емкостное напряжение отстает по фазе от тока на угол 90°;

4) из начала вектора тока радиусом, равным приложенному к цепи напряжению , делается засечка;

5) из конца вектора радиусом, равным напряжению на катушке , делается вторая засечка;

6) точка пересечения засечек соединяется вектором , выходящим из начала координат, и вектором – из конца вектора .

Векторные диаграммы построить для случаев: x_L > x_С; x_L = x_С; x_L < x_С.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒