Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Лабораторная работа №2. Основные теоретические положения. Перечень приборов

Лабораторная работа №2

Исследование разветвленной и неразветвленной цепей переменного тока.

Цель работы: Изучить неразветвлённую цепь переменного тока, содержащую активное и реактивное сопротивления (индуктивное и ёмкостное), построить векторные диаграммы и треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей.

В результате изучения темы обучающийся должен:

знать:

- основные законы электротехники;

- параметры электрических схем и единицы их измерения;

уметь:

- снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;

- собирать электрические схемы;

- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

Основные теоретические положения

Проведем анализ работы электрической цепи с последовательным соединением элементов R, L, С. Требуется определить ток в цепи и напряжение на элементах цепи. Из свойства последовательного соединения следует, что ток во всех элементах цепи одинаковый. Задача разбивается на ряд этапов.

· Определение сопротивлений.

Реактивные сопротивления элементов L и С находим по формулам:

X_L = ω L, X_C = 1 / ω C, ω = 2π f.

Полное сопротивление цепи равно

угол сдвига фаз равен

φ = arctg((X_L - X_C) / R).

· Нахождение тока. Ток в цепи находится по закону Ома:

I = U / Z, ψ _i = ψ _u + φ.

Фазы тока и напряжения отличаются на угол φ.

· Расчет напряжений на элементах. Напряжения на элементах определяются по формулам:

U_R = I R, ψ _uR = ψ _i;

U_L = I X_L, ψ _uL = ψ _i + 90°;

U_C = I X_C, ψ _uC = ψ _i - 90°.

Для напряжений выполняется второй закон Кирхгофа в векторной форме:

Ú = Ú _R + Ú _L + Ú _C.

· Анализ расчетных данных. В зависимости от величин L и С в формуле возможны следующие варианты: X_L > X_C; X_L < X_C; X_L = X_C.

Для варианта X_L > X_C угол φ > 0, U_L > U_C. Ток отстает от напряжения на угол φ. Цепь имеет активно-индуктивный характер. Векторная диаграмма напряжений имеет вид

Для варианта X_L < X_C угол φ < 0, U_L < U_C. Ток опережает напряжение на угол φ. Цепь имеет активно-емкостный характер. Векторная диаграмма напряжений имеет вид

Для варианта X_L = X_C угол φ = 0, U_L = U_C. Ток совпадает с напряжением. Цепь имеет активный характер. Полное сопротивление z=R наименьшее из всех возможных значений X_L и X_C. Векторная диаграмма напряжений имеет вид

Этот режим называется резонанс напряжений (U_L = U_C). Напряжения на элементах U_L и U_C могут значительно превышать входное напряжение.

Перечень приборов

Источник электрической энергии переменного тока - 30 В.

Вольтметр - 2 шт. (0÷ 30)В.

Амперметр - 1 шт. (0÷ 2)А.

Магазин сопротивлений -1 шт.

Ваттметр -1 шт. (0÷ 1200)Вт.

Магазин емкостей - 1 шт. 121 мкФ.

Катушка индуктивности - 1 шт.

Алгоритм действий:

1. Определить размещение приборов на столе.

2. Собрать электрическую схему цепи определить цену деления приборов.

3. Установить заданные преподавателем параметры сопротивлений на магазинах.

4. Предъявить собранную схему для проверки преподавателю.

5. Включить автомат (переменного тока), установить при помощи реостата заданное напряжение и удерживать его в течение опыта постоянным.

6. С помощью магазина емкостей установить (режим > 0), снять показания приборов, измерить переносным вольтметром и ваттметром падение напряжений и мощности на катушки, резисторе, конденсаторе. Записать показания приборов в таблицу.

7. Подбором емкости установить в цепи режим =0. измерения производить переносным вольтметром. Данные записать в таблицу.

8. Записать показания амперметра, вольтметра, ваттметра в таблицу.

9. Установить режим < 0 емкостью С, снять показания приборов переносным вольтметром, измерить напряжение на катушке, резисторе, конденсаторе. Записать показания приборов в таблицу.

10. По измеренным и вычисленным данным для трех режимов > 0; =0; < 0 построить векторные диаграммы напряжений. Диаграммы строить на миллиметровой бумаге в масштабе.

11. Расчетные формулы: ; ; ; ; ; ; ; ; ; .