ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА-1. Лабораторная работа 1 Последовательное включение приёмников энергии переменного тока Цельработы
 Скачать 0.56 Mb.
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 Последовательное включение приёмников энергии переменного тока Цельработы: 1. Исследовать последовательное включение различных потребителей энергии в цепь переменного тока. 2. Определить углы сдвига фаз между током цепи и приложенным напряжением. 3. Научиться строить векторные диаграммы токов и напряжения. Собрать схему из активного сопротивления реальной катушкой индуктивности. Планработы: 1. Определить полное активное сопротивления цепи, а также индуктивность катушки. Отсчитать показания вольтметра и ваттметра (рис) при определенном значении тока. Рис. RL- цепь. С целью измерения угла сдвига между векторами входного напряжения и тока последовательно с реальной катушкой индуктивности подключить резистивное сопротивление R 1 . Данные опытов и вычислений записать, соответственно, в таблицу. 2. Построить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжений, треугольник сопротивлений. 3. Исследовать последовательное включение активного сопротивления и ёмкости. Для этого в предыдущей схеме заменить катушку индуктивности конденсаторной батареей (рис. Включив в сеть, измерить напряжение, ток, потребляемую мощность приданном значении тока. Результатыизмерений и вычисленийзанести в таблицу. Рис. Последовательная цепь. 4. Построить в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов, треугольник сопротивлений вцепи. Собрать схему с последовательным включением приёмников R, L, C (рис) и измерить потребляемую мощность. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.1. Таблица 1.1. № Измерено Вычислено Номеррис ункасхем ы U I P U 1 U 2 Z R X X C L 1 C 1 cosφ В А Вт В В Ом Ом Ом Ом [Гн] мкФ - 1 х х х ха х х х ха х х ха х – графанезаполняется. 6. Построить в масштабе векторную диаграмму напряжений и токов, треугольники сопротивлений и мощностей. Рис. Последовательная цепь. Указания к работе 1. При включении катушки индуктивности, обладающей активным сопротивлением, вцепи будет действовать напряжение источника ЭДС. самоиндукции, поэтому приложенное напряжение имеет две составляющие – активную и реактивную (индуктивную 𝑢 = 𝑢 𝑅 + 𝑢 𝐿 = 𝑅𝑖 + 𝐿 1 𝑑𝑖 𝑑𝑡 = 𝑅𝐼 𝑚 𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡 + 𝜔𝐿 1 𝐼 𝑚 sin (𝜔𝑡 + 𝜋 2 )(1.1) Полное сопротивление цепи 𝑍 = √𝑅 2 + 𝑋 𝐿 1 2 = 𝑈 𝐼 , R=R 1 +R k (1.2) где активная мощность P=UIcosφ, откуда 𝑐𝑜𝑠𝜑 Если измерены напряжения на входе цепи и на отделенных элементах, то cosφ для всех пунктов работы следует вычислить по выражению cosφ = 𝑈 2 +𝑈 1 2 −𝑈 2 2 2𝑈𝑈 1 (1.3) Составляющие полного сопротивления определяются из выражений R=Zcosφ, X L = Zsinφ, X L =ωL, откуда определяем значение индуктивности 𝐿 = 𝑋 𝐿 𝜔 ; 𝜔 = 2𝜋𝑓. Векторная диаграмма цепи будет иметь вид (риса) б) Риса) Векторная диаграмма напряжений, б) векторная диаграмма сопротивлений. 2. Для цепи по второму закону Кирхгофа имеемследующее уравнение 𝑢 = 𝑢 𝑅 + 𝑢 𝐶 = 𝑅𝑖 +С 𝑖𝑑𝑡 = 𝑅𝐼 𝑚 𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡 + 1 𝜔𝐶 𝐼 𝑚 𝑠𝑖𝑛(𝜔𝑡 − 𝜋 2 ) (1.4) Полное сопротивление цепи Z= √𝑅 2 + 𝑋 𝐶 1 Активная мощность цепи, измеряемая ваттметром, равна, откуда cosφ Составляющие полного сопротивления определяются из выражений R = zcosφ, 𝑋 𝐶 1 = z|𝑠𝑖𝑛φ|, 𝑋 𝐶 1 = 1 𝜔𝐶 1 , откуда определяем значение ёмкости: 𝐶 1 = 10 6 𝜔𝑋 𝐶 мкФ , 𝜔 = 2𝜋𝑓 (1.5) Векторная диаграмма цепи будет иметь вид (риса) б) Риса) Векторная диаграмма напряжений, б) векторная диаграмма сопротивлений. 3. Для электрической цепи, состоящей из последовательного соединения R, и, уравнениесостояния, составленное по второму закону Кирхгофа, имеет вид 𝑢 = 𝑢 𝑅 + 𝑢 𝐿 + 𝑢 𝐶 = 𝑅𝑖 + С 𝑖𝑑𝑡 = = 𝑅𝐼 𝑚 𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡 + 𝜔𝐿𝐼 𝑚 sin (𝜔𝑡 + 𝜋 2 ) + 1 𝜔𝐶 𝐼 𝑚 𝑠𝑖𝑛 (𝜔𝑡 − 𝜋 2 )(1.6) По показаниям приборов определяем полное сопротивление цепи, сдвиг фаз, активное и реактивное сопротивления цепи 𝑍 = 𝑈 𝐼 (1.7) 𝜑 = 𝑎𝑟𝑐𝑜𝑠 𝑃 𝑈𝐼 , 𝑅 = 𝑅 + 𝑅 𝑘 = 𝑍cosφ , X = 𝑋 𝐿 − 𝑋 𝐶 = 𝑧sinφ(1.8) Полная мощность S=UI и реактивная мощность Q=UIsinφ. Векторная диаграмма тока и напряжений, треугольники сопротивлений и мощностей имеют следующий вид (рис. 1.6): Риса) Векторная диаграмма напряжений при последовательном соединении. Контрольныевопросы: 1. Дать определение электрический цепи, электрической схемы, активных и пассивных элементов цепи. 2. Что такое положительное направление синусоидального тока 3. Что такое фазовой сдвиг тока относительно напряжения Чем вызван фазовый сдвиг 4. Какая разница между активной, реактивной и полной мощностям В каких единицах они измеряются 5. Действующее значение синусоидальных э.у.с., напряжения и тока |