Лабораторные работы №1-5 / лаба№2 по ТОЭ моя
.doc
Лабораторная работа № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВТВЛЁННОЙ ЦЕПИ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ R-L И R-C
Выполнил:
ПО-222
УФА – 2007
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.
-
Блока резисторов.
-
Блока индуктивностей.
-
Блока конденсаторов.
-
Блока «Коммутатор».
-
Блока «Фазометр».
Кроме приборов стенда используется:
-
Вольтметр.
-
Осциллограф.
-
Тестер в качестве амперметра.
-
Два вольтметра с пределом измерения до 100 В.
-
Соединительные провода.
Таблица 2.1
|
Измеренные величины |
|||||||
|
№ |
U, В |
UR, В |
Uk, В |
UC, В |
I, А |
P, Вт |
(град.) |
|
1 |
30 |
9,8 |
22,7 |
|
0,3 |
7,3 |
38 |
|
2 |
30 |
16,1 |
17,5 |
|
0,24 |
6,5 |
26 |
|
3 |
30 |
20 |
13,1 |
|
0,180 |
5,2 |
20 |
|
4 |
30 |
17 |
16,3 |
|
0,22 |
6 |
26 |
|
5 |
30 |
9,8 |
4,9 |
|
0,12 |
3,5 |
27 |
|
6 |
30 |
5,8 |
27,1 |
|
0,08 |
1,5 |
34 |
|
7 |
30 |
3 |
|
26,6 |
0,085 |
1,7 |
-53 |
|
8 |
30 |
8,2 |
|
22,6 |
0,085 |
1,8 |
-48 |
|
9 |
30 |
10,5 |
|
21,2 |
0,085 |
1,8 |
-42 |
|
10 |
30 |
5,8 |
|
26,7 |
0,09 |
1,1 |
-57 |
|
11 |
30 |
7,5 |
|
23,2 |
0,09 |
1,7 |
-48 |
|
12 |
30 |
8,6 |
|
19,8 |
0,09 |
1,4 |
-19 |
i R i R
UR
UR
U
U
UC
C
UC
L
Таблица 2.2
|
Расчетные величины (для цепи R, C) |
|||||
|
№ |
XC, Ом |
C, Ф |
Cos() |
Q, ВАР |
S, ВА |
|
1 |
312.941 |
1.02*10-5 |
0.6 |
2.261 |
2,55 |
|
2 |
265,882 |
1.19*10-5 |
0.67 |
1,921 |
2,55 |
|
3 |
249.411 |
1.27*10-5 |
0.74 |
1.801 |
2,55 |
|
4 |
296.667 |
1.07*10-5 |
0.55 |
2.403 |
2,7 |
|
5 |
257.778 |
1.23*10-5 |
0.67 |
2.088 |
2,7 |
|
6 |
220 |
1.44*10-5 |
0.95 |
1.782 |
2,7 |
XC = UC/I = 26,6/0,85= 312.941Ом = 2**f
Q = XC*I2 = UC*I f = 50 Гц
S = U*I = 2**50 = 314 рад/с
C = 1/XC*
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 |
100 |
32.6 |
45,4 |
75.6 |
0.24 |
0.78 |
6,81 |
7,39 |
|
2 |
125 |
67 |
44,25 |
72.9 |
0.23 |
0.89 |
4,2 |
7,63 |
|
3 |
166.6 |
111 |
43,38 |
72.7 |
0.23 |
0.93 |
2,35 |
|
|
4 |
136.4 |
77.3 |
44,396 |
74 |
0.23 |
0.89 |
3,58 |
5,179 |
|
5 |
250 |
81.6 |
140,9 |
40.8 |
0.13 |
0.89 |
0,58 |
1,541 |
|
6 |
375 |
72.5 |
238,75 |
338.7 |
1.07 |
0.83 |
2,17 |
|
Rk = UR/I
Xk = Uk/I
Lk =Xk/
Q = Xk*I2 = Uk*I
|
1)
U = 100*0.3 = 30 В UL = 314*0.3*0.24 = 22,608 В UR = 0.3*(32.6 + 45.4) = 23,4 В R = R + RK = 32.6 + 45.4 = 78 Ом XL = L = 314*0,24 = 75,36 Ом z = (32.62 + 75.62)1/2 = 82.4 Ом P = I2R = 32.6*0.32 = 2,934 Вт Q = I2XL = 0,32*75.6 = 6,804 ВАР S = (2,9342 + 6,8042)1/2 =7,39 ВА
|
2)
U = 67*0,24 = 16,08 В UL = 314*0,24*0,23 = 17,33 В UR = 0,24*(67 + 44,25) = 26,7 В R = R+RK = 111,25 Ом XL = L = 314*0,23 = 72,22 Ом z = (111.252 + 72.222)1/2 = 132.3Ом P = I2R = 111.25*0.242 = 6,408 Вт Q = I2XL = 0,242*72,22 = 4,15 ВАР S = (6,4082 + 4,152)1/2 =7,63 ВА
|
|
3)
U = 136,4*0,22 = 30,008 В UL = 314*0,22 *0,23 = 15,888В UR = 0,22*(77,3+44,369) = 26,767В R = R + RK = 77,3+44,369= 121,669 Ом XL = L = 314*0,23 = 72,22Ом z = (77,32 + 742)1/2 = 107,01 Ом P = I2R = 77,3*0,222 = 3,741 Вт Q = I2XL = 0,222*74= 3,581 ВАР S = (3,7412 + 3,5812)1/2 = 5,179 ВА |
4)
U = 250*0,12 = 30 В UL = 314*0,12*0,13 = 4,8984 В UR = 0,12*(81,6 + 140,9) = 26,7 В R = R + RK = 81,6 + 140,9= 222,5 Ом XL = L = 314*0,13 = 40,82 Ом z = (81,62 + 40,82)1/2 = 91,231Ом P = I2R = 81,6*0,132 = 1,379 Вт Q = I2XL = 0,132*40,8 = 0,689 ВАР S = (1,3792 + 0,6892)1/2 = 1,541 ВА |
|
5)
UC =0,085/(314*1,02*10-5) = 26,53 В UR = 3 В U = (26,62 + 32)1/2= 26,768 В R = UR/I = 3/0,085 = 35,29 Ом XC = 1/C = 1/(314*1,02*10-5) = 312,22 Ом z = (35,29 2 + 312,9412)1/2 = 314,924 Ом P = I2R = 35,29*0,0852 = 0,255 Вт Q = I2XC = 0,0852*312,22 = 2,255 ВАР S = (0,2552 + 2,2552)1/2 = 2,269ВА
|
6)
UC = 0,085/(314*1,19*10-5) = 22,747 В UR = 8,2 В U = (22,62 + 8,22)1/2= 24 В R = UR/I = 8,2 /0,085= 96,47 Ом XC = 1/C = 1/(314*1,19*10-5) = 267,62 Ом z = (96,472 + 265,8822)1/2 = 282,842 Ом P = I2R = 96,47*0,0852 = 0,696 Вт Q = I2XC = 0,0852*267,62 = 1,933ВАР S = (0,6962 + 1,9332)1/2 = 2,054 ВА
|
|
7)
UC = 0,09/(314*1,07*10-5) = 26,79 В UR = 5,8 В U = (26,72 + 5,82)1/2= 27,322 В R = UR/I = 5,8/0,09 = 64,44 Ом XC = 1/C = 1/(314*1,07*10-5) = 297,64Ом z = (64,442 + 296,6672)1/2 = 303,584 Ом P = I2R = 64,44*0,092= 0,521 Вт Q = I2XC = 0,092*297,64 = 2,41 ВАР S = (0,5212 + 2,412)1/2 = 2,465ВА
|
8)
UC = 0,09/(314*1,23*10-5) = 23,3 В UR = 7,5 В U = (23,22 + 7,52)1/2= 24,3821 В R = UR/I = 7,5/0,09 = 83,33 Ом XC = 1/C = 1/(314*1,23*10-5) = 258,92 Ом z = (83,332 + 257,7782)1/2 = 270,912 Ом P = I2R = 83,33*0,092 = 0,675 Вт Q = I2XC = 0,092*258,92 = 2,097 ВАР S = (0,6752 + 2,0972)1/2 = 2,202ВА |
Rk = Uk/I
Xk = ULk/I
L = Xk/
XC = UC/I
C = 1/*XC
Таблица 2.4
|
Из векторных диаграмм |
||||
|
RK, Ом |
XK, Ом |
L, Гн |
XC, Ом |
C, Ф |
|
78 |
75,36 |
0.24 |
|
|
|
111,25 |
72,22 |
0.23 |
|
|
|
121,669 |
72,22 |
0.23 |
|
|
|
222,5 |
40,82 |
0,13 |
|
|
|
35,29 |
|
|
312,22 |
1.02*10-5 |
|
96,47 |
|
|
267,62 |
1.19*10-5 |
|
64,44 |
|
|
297,64 |
1.07*10-5 |
|
83,33 |
|
|
258,92 |
1.23*10-5 |
Вывод: По данным результатов эксперимента и расчетам теоретических соотношений в цепях R-L и R-C, построили векторные диаграммы, из которых можно заметить, что в этих цепях изменение напряжения какого-либо элемента (сопротивления или индуктивности (емкости)) пропорционально изменению его параметра и обуславливает противоположное изменение на другом элементе. Из треугольников сопротивлений видно, что при постоянном значении одного элемента полное сопротивление цепи будет зависеть только от сопротивления другого элемента. 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. 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.