Лабораторная 1. Попов Константин Дмитриевич АТПбз-21 1 Лабораторная 1. Лабораторная работа 1 по дисциплине Исследование цепей синусоидального тока с конденсатором и индуктивной катушкой

Название	Лабораторная работа 1 по дисциплине Исследование цепей синусоидального тока с конденсатором и индуктивной катушкой
Анкор	Лабораторная 1
Дата	04.12.2022
Размер	393.85 Kb.
Формат файла
Имя файла	Попов Константин Дмитриевич АТПбз-21 1 Лабораторная 1.pdf
Тип	Лабораторная работа #827926

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра Электротехника и электроника
Лабораторная работа №1 по дисциплине
«Исследование цепей синусоидального тока с конденсатором и индуктивной катушкой
»
Выполнил студент группы: АТПбз_21_1 ________ Попов К.Д.
(шифр группы) (подпись)
Проверил преподаватель:
______________
(подпись)
Иркутск 2022

2
Цель работы
Исследование режимов работы цепей синусоидального тока с последовательным и параллельным соединением конденсатора и индуктивной катушки.
Задание
1.
Исследовать неразветвленную цепь синусоидального тока, содержащую конденсатор и индуктивную катушку, в трех режимах:
X
L
=X
C
; X
L
>X
C
; X
L
C
2.
Исследовать разветвленную цепь синусоидального тока с параллельным соединением конденсатора и индуктивной катушки в трех режимах:
B
L
=B
C
; B
L
>B
C
; B
L
C
3.
Построить векторные диаграммы напряжений и токов для всех режимов работы цепи с последовательным и параллельным соединением конденсатора и индуктивной катушки.
4.
Рассчитать для каждого режима параметры цепи (см. табл. 1-2), используя формулы
(1) - (13).
Лабораторная установка для исследования однофазной цепи переменного тока с последовательным соединением конденсатора и индуктивной катушки (рис. 1) состоит:
А - амперметр с номинальным значением тока 3 А;
V
- вольтметр с номинальным значением напряжения 50 В;
V]
и V
2
- вольтметры с номинальным значением напряжения
250 В; R,
L
-
индуктивная катушка с активным сопротивлением R
и индуктивностью L;
С
- конденсатор.
Рис.1
Лабораторная установка для исследования однофазной цепи переменного тока с параллельным соединением конденсатора и индуктивной катушки (рис. 2) состоит:
A
-амперметр с номинальным значением тока 1 А;
A
1
и А
2
- амперметры с номинальным значением тока ЗА;
V
- вольтметр с номинальным значением напряжения 250 В;
R, L - индуктивная катушка с активным сопротивлением R и индуктивностью
L;
С
- конденсатор.
Рис.2
- 36 В

Методические указания по выполнению работы
1.
Ознакомиться с лабораторным стендом.
2.
Собрать электрическую цепь по схеме (см. рис. 1), после проверки ее преподавателем включить в сеть с напряжением 36 В.
3 3.
Изменяя индуктивность катушки перемещением ее по сердечнику при неизменной емкости, произвести измерения для режимов:
X
L
=X
C
; X
L
>X
C
; X
L
C
Показания приборов для каждого режима занести в табл. 1.
Выделить резонанс напряжений.
4.
Собрать электрическую цепь по схеме (рис. 8) и преподавателем включить в сеть с напряжением 127 В.
5.
Изменяя величину емкости конденсатора при постоянной индуктивности или изменяя величину индуктивности при постоянной емкости, произвести измерения для трех режимов:
B
L
=B
C
; B
L
>B
C
; B
L
C
Показания приборов занести в табл. 2.
Краткие теоретические сведения
При прохождении тока по индуктивной катушке ее обмотка нагревается ,и также возникает магнитное поле.Преобразование электрической энергии в тепловую характеризуется активным сопративлением R . Преобразование электрической энергии в энергию магнитного поля характеризуется индуктивностью L.Поэтому параметрами индуктивной катушки являются активное сопративление R и индуктивностью L. В конденсаторе электрическая энергия источникапреобразуется в энергию электрического поля . Эта способность конденсатора характеризуется его емкостью С.
Схема цепи с последовательным соединением индуктивной катушки и конденсатора представлена на рис 3. i
R L C
U
R
U
L
Uc
U
Uкат
Рис. 3. Схема цепи с последовательным соединением индуктивной катушки и конденсатора
Между напряжениями на отдельных участках цепи существуют углы сдвига фаз, поэтому складывать их можно только геометрически. Напряжение на входе цепи можно найти на основании второго закона Кирхгофа в векторной форме.

U U
R
U
L
U
C
; 
где U

R
- активная составляющая напряжение катушки. Вектор U

R
-совпадает по фазе с вектором тока I

, U

L
- индуктивная составляющая напряжение катушки. Вектор U

L
опережает вектор тока
I

на 90 0
,
U

C
- емкостное напряжение конденсатора. Вектор U

C
отстает от вектора тока I

на 90 0
Модули этих напряжений:
U
R
R I U
L
X
L
I; U
C
X
C
I;
3

5 где X
L
- индуктивное сопротивление катушки:
X
L
L 2
f L;
X
C
-емкостное сопротивление конденсатора:
1 1
X
C
;
C 2
f C
U
(R I)
2
(X
L
I X
C
I)
2
I R
2
(X
L
X
C
)
2
I Z; где Z полное сопротивление цепи переменного тока.
U
По закону Ома Z :
I
Z R
2
(X
L
X
C
)
2
;
P U
R
; S
U
cos где I

1
- ток конденсатора,
I

2
- ток катушки.
Ток неразветвленного участка цепи по закону Курхгофа в векторной форме:
I I
1
I
2
; 
Токи в параллельных цепях пропорциональны входному напряжению.
I
A
G U, I
L
B
L
U
I
C
B
C
U; где G-активная проводимость, См.,
B
L
- индуктивная проводимость, См,
B
С
- индуктивная проводимость, См.
I U G
2
(B
L
B
C
)
2
U Y; где Y-Полная проводимость.
По закону Ома , записанному для цепи с параллельными соединениями ветвей, через
I проводимости Y :

6
U
Y G
2
(B
L
B
C
)
2
;
Условие возникновения резонанса:
B
L
B
C
;
Тогда
P cos
1;
S
Расчет
Таблица 1
Данные измерений
Данные из векторной диаграмм
Результаты вычислений
I
U
U
1
U
2
U
R
U
L
φ
R
K
X
LK
X
c
X
Z
C
L
K
cosφ
А
В
В
В
В
В град
Ом
Ом
Ом
Ом
Ом мкФ
Гн
-
1 0,8 28 63 88 12,6 88 63 15,8 110 78,8 31,3 35 40 35,03 0,45 2
2,4 28 190 193 27,8 193 6
11,6 80,9 79,2 1,3 11,6 40 25,6 1
3 1,05 28 85 60 12,6 60 63 12 57,1 81
-23,8 26,7 39 18,18 0,45
C
36 B
R , L
Рис.
4
Схема электрической цепи с последовательным соединением конденсатора и индуктивной катушки.
А
V
1
V
2

7
Таблица 2
Данные измерений
Данные из векторной диаграмм
Результаты вычислений
U
I
I
1
I
2
I
a
I
p
I
2a
I
2L
cos
φ
G
B
C
B
L
Y cosφ
B
A
A
A
A
A
A
A гра д см см см см
-
1 130 0,49 1,68 1,2 0,08 0,48 0,08 1,19 81 0,0006 0,0129 0,0092 0,0037 0,16 2
130 0,35 1,7 1,65 0,36 0,01 0,36 1,66
-2 0,0028 0,0127 0,131 0,0028 1
3 130 0,95 4,65 1,65 0,69 0,64 0,69 2,29
-43 0,0053 0,0127 0,0185 0,0078 0,73
Список литературы
1. В. В. Бережных, И. П. Макарьева, Т. Н. Бережных, М. О. Умнова «Электрические цепи. Электротехника. Методические указания к выполнению лабораторных работ» - Иркутск: издательство ИрГТУ, 2001.-36с.
2. А. С. Касаткин, М. В. Немцов «Электротехника» - М.: издательство «высшая школа»,
2000.-542с.
В
127
С
R , L
Рис
5
Схема электрической цепи с параллельным сое динением конденсатора и индуктивной катушки.
A
A
1
A
2
V