Лабораторное задание и методические указания по проведению работы.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 9Следующая ⇒

1. Ознакомьтесь с лабораторным стендом и оборудованием, которое будет использовано при выполнении данной лабораторной работы.

2. Соберите схему рис.2.1а,б. Для этого необходимо подключить клеммы «АО –генератор» комплектного прибора К-505 к источнику переменного напряжения, а клеммы «АО - нагрузка» - к соответствующим зажимам схемы по рис. 2.16.

· Установите при помощи переключателей пределов измерений комплектного прибора К-505 пределы измерения амперметра, входящего в его состав - 0,5 А, а вольтметра - 30 В. По соответствующим таблицам, находящимся на панели прибора К-505, определите цену деления амперметра и вольтметра. Цена деления ваттметра определяется на пересечение строки предела измерения амперметра и столбца предела измерения вольтметра.

· Включите стенд. Вращая ручку ЛАТРа - источника регулируемого переменного напряжения, установите на входе схемы напряжение равное примерно 20 В (это напряжение не меняется при проведении всех последующих опытов).

· Проведите измерения и запишите результаты в первую строку табл.2.1.

· Отключите напряжение.

· Соберите схему рис.2.1а,в (см п. 2).

· Установите предел измерения амперметра, входящего в состав комплектного прибора К-505 - 1 А. Определите новую цену деления амперметра и ваттметра.

· Включите стенд. Проведите необходимые измерения и запишите результаты во вторую строку табл. 2.1.

· Отключите напряжение.

4. Соберите схему рис2.1а,г (см. п.2).

· Установите значение ёмкостиC равное 50 мкФ.

· Включите стенд. Проведите необходимые измерения и запишите результаты в тертью строку табл.2.1.

· Отключите напряжение.

5. Соберите схему рис.2.1 а,д (см. п.2).

· Установите предел измерения амперметра, входящего в состав комплектного прибора К-505 - 2,5 А. Определите цену деления амперметра и ваттметра.

· Установите расчетную величину емкости С=С_о.

· Включите стенд. Убедитесь, что цепь работает в режиме резонанса напряжений (величина тока I должна иметь максимальное для данной цели значение). Для этого необходимо изменить установленную величину емкости на ±10 мкФ. Если величина тока при этом не увеличивается, значит, расчетное значение С_о соответствует действительному. Если же величина тока возрастет, то необходимо экспериментальным путем подобрать такое значение С_о´ при котором этот ток будет максимальным.

· Проведите измерения, соответствующие четвертой строке табл.2.1.

· Измените величину емкости, установив С=0,5С_о.

· Проведите измерения, соответствующие пятой строке табл.2.1.

· Измените величину емкости, установив С=2С_о.

· Проведите измерения, соответствующие шестой строке табл.2.1. Результаты всех измерений запишите в соответствующие строки таблицы.

· Отключите стенд.

6. По результатам измерений, в соответствии с формулами, полученными в п.8 раздела 2 (домашнее задание), проведите расчеты, предусмотренные в правой части табл.2.1 («Результаты расчетов»). Сравните экспериментальные данные с расчетными значениями, полученными в п.7 раздела 2 (домашнее задание).

7. По данным табл.2.1 постройте векторные диаграммы для схем рис.2.16-д.

8. По данным табл.2.1 строки 4,5,6, постройте зависимость I = f(С).

Основные теоретические положения.

В цепях синусоидального тока напряжения и токи являются функциями одной и той же частоты:

u=U_msin(ωt±ψ_u), i=I_msin(ωt±ψ_i),

где U_m, I_m- максимальное (амплитудное) значение напряжения [B] и тока [А];

ω=2πf – угловая частота [рад/с];

f – частота сети [Гц];

ψ_u– начальная фаза напряжения;

ψ_i– начальная фаза тока.

При последовательном соединении n элементов, через все элементы проходит один и тот же ток Ῑ, который определяется по закону Ома: Ῑ= , где Ū=Ue^fψu– комплексное значение напряжения, подводимого к внешним зажимам цепи, а Ẕ– комплексное сопротивление цепи.

В общем случае, при последовательном соединении активного сопротивления R, индуктивности L и ёмкости С комплексное сопротивление цепи:

Ẕ=R+j(ωL ‒ )=R+j(X_L-X_C)=ze^jϕ

где z - модуль полного сопротивления [Ом];

ϕ= .

В зависимости от типа элементов цепи, Ẕ может принимать различные значения. Например, при последовательном соединении

R₁,R₂‒ Ẕ=R₁+R₂;

R_K,L_K‒Ẕ=R_K+ jωL_K= ;

R,C ‒ Ẕ=R ‒ j = ;

R_K,L_K,C ‒ Ẕ=R_K+ j (ωL_K ‒ =

Расчет сопротивлений отдельных участков цепи по экспериментальным данным производится в соответствии с законом Ома для участка цепи:

z_{уч.цепи}=

где U_{уч.цепи}- действующее значение напряжения на участке цепи, определяемое по показаниям вольтметра, а I - действующее значение тока, определяемое по показаниям амперметра. Так для участка цепи

· с активным сопротивлением R=

· с активно-индуктивным сопротивлением (реальной катушкой индуктивности)z_K= , при этом активное сопротивление катушки индуктивности может быть определено, как R_K= , а её индуктивное сопротивление будет равноX_K= ;

· с емкостным сопротивлением формулаX_C= .

В цепи с последовательным соединением катушки индуктивности и ёмкости возможен режим, при котором индуктивное сопротивление равно емкостному. Такой режим называется резонансом напряжений. Равенство

X_L=X_Cили ωL= (2.1)

является условием резонанса напряжений. Обычно, при неизменном значении равенства (2.1) можно определить значение С₀, при котором наступит резонанс напряжений:

C₀= [Ф].

№ п/п	№ схемы	Результаты измерений								Результаты вычислений
		U	U_R1	U_R2	U_K	U_C	I	P	C	z	R₁	R₂	X_C	C	z_K	R_K	X_K	cosϕ	Z	P	Q	S
		В					А	Вт	мкФ	Ом				Мкф	Ом			-	Ом	Вт	вар	ВА
1	2.1.а				-	-			-				-	-	-	-	-
2	2.1.б		-	-		-			-		-	-	-	-
3	2.1.в			-	-							-			-	-	-
4	2.1.г C=C₀		-	-							-	-
5	2.1.г C=0,5C₀		-	-							-	-
6	2.1.г C=2C₀		-	-							-	-

Таб.2.1

В режиме резонанса напряжений сопротивление цепи z = R_к, а cosϕ₀ = 1, т.е. угол ϕ₀=0. Величина тока в цепи при этом имеет наибольшее из возможных для данной цепи значений:

I₀ = ,

напряжение U_R на активном сопротивлении равно напряжению U, приложенному ко всей цепи, а напряжения на индуктивности U_L и ёмкости U_C равны между собой и могут значительно превышать величину напряжения U .

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 286; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!