МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра теоретических основ электротехники

Лабораторная работа N 2

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВТВЛЁННОЙ ЦЕПИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ R-L И R-C

Выполнил:

студент группы

Принял:

преподаватель

УФА – 2001

Цель: экспериментальная проверка основных теоретических соотношений

в цепи переменного тока при последовательном включении активного и

реактивного сопротивления.

Лабораторная работа выполняется на стенде ЛСЭ-2 с использованием:

Блока включения, состоящего из: а) вольтметра; б) автотрансформатора, обеспечивающего напряжение 0..250 В.

1. Блока резисторов.

2. Блока индуктивностей.

3. Блока конденсаторов.

4. Блока «Коммутатор».

5. Блока «Фазометр».

Кроме приборов стенда используется:

1. Вольтметр.

2. Осциллограф.

3. Тестер в качестве амперметра.

4. Два вольтметра с пределом измерения до 100 В.

5. Соединительные провода.

Таблица 2.1

Измеренные величины
№	U, В	UR, В	Uk, В	UC, В	I, А	P, Вт	(град.)
1	30	24	7.3		0.09	1.86	14
2	30	19.9	12.5		0.15	2.87	24
3	30	8.7	22.3		0.275	4.06	50
4	30	8.7	22.3		0.275	4.06	50
5	30	7.4	22.7		0.24	2.87	40
6	30	6.5	23.6		0.21	3.67	36
7	30	5.5		28.4	0.19	0.9	-83
8	30	18.2		21.9	0.135	1.9	-56
9	30	24		14.5	0.0925	1.67	-38
10	30	18.1		19.7	0.125	1.7	-53
11	30	20.8		18.8	0.143	2.27	-48
12	30	22		17.2	0.154	3.53	-43

i R i R

U_R U_R

U U U_C C

U_C L

Таблица 2.2

Расчетные величины (для цепи R, C)
№	XC, Ом	C, мкФ	Cos()	Q, ВАР	S, ВА
1	149.474	21.3	0.122	5.396	5.7
2	162	19.6488	0.559	2.9565	4.07
3	156.757	20. 306	0.788	1.34125	2.775
4	157.6	20.197	0.602	2.4625	3.75
5	131.468	24.212	0.669	2.6884	4.29
6	111.688	28.4999	0.731	2.6488	4.62

X_C = U_C/I = 28.4/0.19 = 149.474 Ом  = 2**f

Q = X_C*I² = U_C*I f = 50 Гц

S = U*I  = 2**50 = 314.159 рад/с

C = 1/X_C*

Таблица 2.3

Расчетные величины(для цепи R, L)
№	Zk, Ом	R, Ом	Rk, Ом	Xk, Ом	Lk, Ом	Cos()	Q, ВАР	S, ВА
1	278.729	220	266.667	81.11	0.25818	0.970	0.657	2.7
2	156.49	110	132.667	83	0.2642	0.914	1.875	4.5
3	87.043	0	31.636	81.09	0.25812	0.643	6.1325	8.25
4	87.043	0	31.636	81.09	0.25812	0.643	6.1325	8.25
5	99.478	0	30.83	94.58	0.30107	0.766	5.448	5.4
6	114.27	0	30.95	110	0.35014	0.809	4.821	6.3

Z_k = = = 278.729 Ом

R_k = U_R/I

X_k = U_k/I

L_k =X_k/

Q = X_k*I² = U_k*I

S = U*I

Таблица 2.4

Из векторных диаграмм
Rk, Ом	Xk, Ом	L, Гц	XС, Ом	C, мкФ
266.667	61.11	0.195	28.95	109.95
132.667	58.33	0.186	46.30	68.75
31.636	66.36	0.211	21.62	147.229
31.636
30
30.95

R_k = U_k/I

X_k = U_Lk/I

L = X_k/

X_C = U_C/I

C = 1/*X_C

Выводы: Сняв результаты эксперимента и, рассчитав теоретические

соотношения в цепях R-L и R-C, построили векторные диаграммы, из которых видно, что при уменьшении сопротивления в цепи R-L напряжение на сопротивлении будет уменьшаться и тем самым увеличивается напряжение на катушке, а при увеличении индуктивности напряжение на катушке увеличивается. При увеличении сопротивления в цепи R-C напряжение на сопротивлении увеличивается и тем самым уменьшается ёмкость конденсатора. При уменьшении ёмкости напряжение на конденсаторе уменьшается, а напряжение на сопротивлении увеличивается.

Из треугольников сопротивлений видно, что при неизменной ёмкости и индуктивности полное сопротивление цепи зависит только от активного сопротивления, а при неизменном активном сопротивлении полное сопротивление цепи зависит только от ёмкости конденсатора и индуктивности катушки. Таким образом, теоретическое соотношение было доказано на практике.

Из треугольников мощностей видно, что полная мощность цепи будет зависеть от реактивной мощности, если активное сопротивление будет неизменно, и от активной мощности, если реактивное сопротивление будет неизменно. Отношение реактивного сопротивления к активному будет равно tg. При уменьшении активного сопротивления в цепи R-L угол, равный разности начальных фаз между входным напряжением и током, увеличивается и стремится к /2. При увеличении индуктивности в той же цепи угол уменьшается. При увеличении сопротивления в цепи R-C угол, равный разности начальных фаз между входным напряжением и током, увеличивается и стремится к нулю. При уменьшении ёмкости угол так же уменьшается. На осциллографе наблюдали осциллограмму зависимости напряжения и тока от угловой частоты. Вектор напряжения на реактивном сопротивлении опережает вектор тока на угол /2.