Результаты расчета параметров электрической цепи
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ у НИВЕРСИТЕТ
Кафедра систем управления и информационных технологий в строительстве
Отчет
По лабораторной работе №
По курсу
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИПЕ и ОСНОВЫ электротехники
Выполнил:
Студент ФИО , группа __________________
Принял:
К.т.н., доц. Акимов В.И. -----------------
Воронеж 2020
Лабораторная работа № 3
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА
3 1. Цель работы
Исследование электрического состояния и фазовых соотношений в не-разветвленных электрических цепях переменного тока, содержащих реактивные приемники энергии. Ознакомление с явлением резонанса напряжений.
Освоение способов расчета, неразветвленной электрической цепи переменного тока.
3.2. Задание по работе
1. Ознакомиться с электрической схемой лабораторной установки. Записать паспортные данные измерительных приборов, катушки индуктивности и диапазон изменения емкости блока конденсаторов, входящих в состав лабораторной установки.
2. Провести расчеты изменения тока при неизменном напряжении для цепи, состоящей из последовательно соединенных катушки индуктивности и конденсаторов при различных 7- ми значениях емкости, включая точку резонанса напряжения.
3. Построить расчетные зависимости изменения тока I = f(C), cosφ = f(C) , напряжения на емкости UC = f(C) и индуктивности UL = f(C) от величины емкости конденсатора.
4. Провести экспериментальные исследования неразветвленной цепи переменного тока, состоящей из катушки индуктивности и блока конденсаторов.
5. Провести необходимые расчеты и нанести экспериментальные результаты на теоретические графики, полученные в пункте 3.
2.3. Основные теоретические положения
Примером неразветвленной цепи переменного синусоидального тока может служить схема на рис.2. 1. Она состоит из последовательно соединенных индуктивной катушки с активным сопротивлением R и индуктивностью L и конденсатора С.
Рис. 2.1. Схема последовательного резонанса (напряжений)
Активное сопротивление к характеризует необратимый промесс преобразования энергии, а индуктивность L и емкость С - обратимый процесс преобразования энергий электромагнитного и электрического полей. Предположим, что к зажимам цепи приложено напряжение, изменяющееся по закону
U = Um Sin ωt ( 3. 1)
Тогда возникший ток в цепи i создаст падение напряжений:
на активном элементе UR = RI ( 3. 2)
на индуктивном UL = - eL = L 
( 3. 3)
на емкостном UC = 
= 
, ( 3. 4)
где (ω) - угловая скорость, Um- амплитудное значение напряжения, t - время, eL - ЭДС самоиндукции, Q - заряд на конденсаторе. На основании второго закона Кирхгофа для цепи на рис.3.1 запишем уравнение с учетом выражений (2.1) - (2.4). RI + L + = Um Sin ωt (3.5)
В [2] показано, что согласно методу «комплексных амплитуд» сигнал (3.1) можно в соответствии с формулой Эйлера записать в комплексной форме 
, 
, ток I = I Sin(ωt + φ) соответственно 
, 
. Выражение (3.3) – комплексным числом jωL 
, а (2.4) - 
. В таком случае равенство (3.5) принимает вид:
R + jωL + ( ) = 
, (3.6)
откуда получаем: 
= 
(3.7)
Величины XL = ωL; XC = 
имеют размерности сопротивлений и называются соответственно индуктивным иемкостным сопротивлением. Величина
Z = R + j(XL – XC) (3.8)
называется полным комплексным сопротивлением. Переходя к действующим значениям тока и напряжения, уравнение (3.7) с учетом (3.3) принимает вид:
= = 
= 
(3.9)
Особый интерес представляет случай, когда XL = XC > R, (3.10)
который принято называть «резонансом напряжений», при этом
UL = - UC = J 
(3.11)
напряжение на ёмкости UC значительно превосходит входное, а цепь носит активный характер, поскольку Cosφ = 
= 1 (3.12)
Полная мощность потребляемая цепью определяется в комплексном виде как
S = 
= S 
= S cosφ + jS sinφ, (3.13)
где - сопряжённый комплекс тока;
S = UI – полная мощность, измеряемая в вольт – амперах (ВА);
φ = arctg 
- угол сдвига фаз между векторами тока и напряжения.
P = S cosφ – активная мощность, измеряется в Ваттах (Вт).
Q = S sinφ– реактивная мощность, измеряется в ВА.
Cosφ называют коэффициентом мощности, чем он ближе к 1, тем большая часть полной мощности преобразуется в полезную активную мощность потребителя.
3.4. Порядок выполнения работы
Записать технические xapактеристики приборов и оборудования исследуемой схемы, представленной на рис 3.2.
Рис. 3.3. Схема испытаний: L - катушка индуктивности; RK, С1, C2,....Cn, блок C
2. Провести необходимые расчеты параметров элементов схемы, представленной на рис. 3. 2.Результаты занести в табл. 3.1. При проведении расчетов следует в точке резонанса XL = XС ток в цепи взять равным 1 А. Зарегистрировать величину входного напряжения UВХ и в дальнейших экспериментах поддерживать её на этом уровне.
3. Построить на одном рисунке зависимости I = f(C), Cosφ = f(C), UC = f(C), UL = f(C).
4. Собрать схему, изображенную на рис. 3. 2, с использованием необходимых приборов и с учётом результата расчета по пункту 2. Получить разрешение на включение стенда.
5. Установить с помощью переключателей величину емкости С, соответс твующую точке резонанса XL = Хс. (С = СРЕЗОН из (2.14)).
Установить ЛАТР в нулевое положение, включить схему и с помощью ЛАТРа установить ток в цепи, равный 1А, зафиксировав при этом напряжение питания цепи и, которое в последующих опытах поддерживается неизменным. Снять показания приборов, занести их в табл.3.2. Затем, изменяя ёмкость в соответствии с табл.3.1, получить экспериментальные данные и зaнести их в табл. 3. 2.
6. На основании полученных опытных данных найти недостающие величины, указанные в табл. 3.2 и нанести их на расчетные графики.
7. Сделать вывод о полученных результатах теоретических и экспериментальных исследований.
Таблица 3.1
Результаты расчета параметров электрической цепи
| № п.п. | Тип нагрузки | Дан. катущки | Знач. С,мкФ | Расчётные параметры | |||||||
| R,Om | XLOm | ХСОм | Z,Ом | I, Ом | U, В | UL В | UC В | Cosφ | |||
| 1 | XL ‹ XC |
|
| ||||||||
| 2 | XL ‹ XC | ||||||||||
| 3 | XL ‹XC | ||||||||||
| 4 | XL = XC | СРЕЗОН (расчёт) | |||||||||
| 5 | XL › XC | ||||||||||
| 6 | XL › XC | ||||||||||
| 7 | XL › XC | ||||||||||
Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 158; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!