лаб_работы_ТОЭ_очное 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С взаимно-индуктивными связями

Цель работы – изучение расчётных и экспериментальных методов анализа электрических цепей переменного тока с взаимной индуктивностью.

Программа работы

1. Выполнить индивидуальную расчетную часть.

2. Исследовать последовательное соединение двух индуктивно-связанных катушек при согласном и встречном включении.

3. Исследовать последовательное соединение двух индуктивно-связанных катушек при согласном и встречном включении.

4. Исследовать трансформатор с линейными характеристиками (воздушный трансформатор).

5. Экспериментально найти значение взаимной индуктивности M.

Описание лабораторной установки

В работе исследуются цепь синусоидального тока, содержащая две катушки с взаимной индуктивностью. Катушки намотаны на общем каркасе.

Источником синусоидальной ЭДС служит сеть частотой 50 Гц. Напряжение сети снимается с зажимов автоматического выключателя QF и регулируется с помощью лабораторного автотрансформатора (ЛАТР) Т. Для измерения действующих значений тока I и напряжения U, активной мощности P, используется комплект измерительных приборов К-505, к выходным зажимам которого подключается исследуемая цепь (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1. Электрическая схема исследуемой цепи.

Порядок выполнения индивидуальной расчетной части

Исходные данные, которые необходимы для выполнения расчетной части, берутся из таблицы 3.1.

Таблица 3.1. Исходные данные для расчета

№ стенда	Параметры катушки											№ катушки
	, Ом	, Гн	, Ом	, Гн	, Гн	, А	, B	, А	, B	, Ом	, Ом
1	24,8	0,168	50,3	0,634	0,22	0,4	40	0,45	45	30	40	11/2
2	18,6	0,096	43,4	0,495	0,15	0,5	30	0,55	35	40	35	12/2
3	20,8	0,357	6,2	0,049	0,07	0,6	30	0,65	30	50	45	13/1
4	14,7	0,263	5	0,044	0,06	0,7	20	0,65	25	60	55	14/1
5	41,6	0,529	12,5	0,084	0,134	0,45	40	0,5	40	35	30	15/1
6	50,5	0,56	25	0,148	0,2	0,55	55	0,6	50	45	50	16/2
7	17	0,037	5,3	0,262	0,052	0,65	25	0,7	25	95	65	17/1
8	24	0,159	51,2	0,667	0,22	0,35	65	0,4	60	65	60	18/1

1. Используя данные R₁, L₁, R₂, L₂, M, I рассчитать для цепи (рисунок 3.2) электрические величины U₁, U₂, U, P,  при согласном и встречном включении.

Построить соответствующие векторные диаграммы. Результаты занести в таблицу 3.2.

Данный пункт выполняется первым студентом бригады.

Таблица 3.2. Расчетные и экспериментальные данные последовательной электрической цепи.

Электрическая величина		U	U1	U2	Р	φ
		В	В	В	Вт	град
Согласное включение	Расчет
	Эксперимент
Встречное включение	Расчет
	Эксперимент

Рисунок 3.2. Последовательная электрическая цепь.

2. Используя данные R₁, L₁, R₂, L₂, M, U рассчитать для цепи (рисунок 3.3) электрические величины I₁, I₂, I, P,  при согласном и встречном включении.

Построить соответствующие векторные диаграммы. Результаты занести в таблицу 3.3.

Данный пункт выполняется вторым студентом бригады.

Таблица 3.3. Расчетные и экспериментальные данные параллельной электрической цепи.

Электрическая величина		I	I1	I2	Р	φ
		А	А	А	Вт	град
Согласное включение	Расчет
	Эксперимент
Встречное включение	Расчет
	Эксперимент

Рисунок 3.3. Параллельная электрическая цепь.

3. Используя данные R₁, L₁, R₂, L₂, M, U, R_Н рассчитать для цепи (рисунок 3.4) электрические величины I₁, I₂, U_Н, P,  .

Построить соответствующую векторную диаграмму. Результаты занести в таблицу 3.4.

Данный пункт выполняется третьим студентом бригады.

Таблица 3.4. Расчетные и экспериментальные данные воздушного трансформатора.

Электрическая величина	I1	I2	UH	Р	φ
	А	А	B	Вт	град
Эксперимент
Расчет

Рисунок 3.4. Воздушный трансформатор.

Перед выполнением экспериментального исследования студенты обмениваются результатами расчетов, которые вносят в таблицы, и строят все необходимые векторные диаграммы.

Порядок выполнения экспериментальной части

1. Ознакомиться с оборудованием и измерительными приборами, необходимыми для проведения эксперимента.

2. Собрать схему (рисунок 3.1.), включить в качестве исследуемой цепи последовательное соединение двух индуктивно-связанных катушек (рисунок 3.2). Собранную схему показать преподавателю или лаборанту. Движок лабораторного автотрансформатора Т установить в нулевое положение. По амперметру РА комплекта К-505 с помощью автотрансформатора Т установить заданную величину тока I.

При согласном и встречном включении катушек измерить электрические величины U₁, U₂, U, P и занести полученные результаты в таблицу 3.2. Рассчитать значение φ и сравнить с расчетными.

3. Включить в качестве исследуемой цепи параллельное соединение двух индуктивно-связанных катушек (рисунок 3.3). Для измерения токов I₁ и I₂ включить последовательно с катушками амперметры. Собранную схему показать преподавателю или лаборанту. Движок лабораторного автотрансформатора Т установить в нулевое положение. По вольтметру РV комплекта К-505 с помощью автотрансформатора Т установить заданное значение напряжения U.

При согласном и встречном включении катушек измерить электрические величины I₁, I₂, I, P и занести полученные результаты в таблицу 3.3. Рассчитать значение φ и сравнить с расчетными.

4. Включить в качестве исследуемой цепи воздушный трансформатор (рисунок 3.4), а в качестве нагрузки R_H – проволочный реостат. Собранную схему показать преподавателю или лаборанту. Движок лабораторного автотрансформатора Т установить в нулевое положение. По вольтметру РV комплекта К-505 с помощью автотрансформатора Т установить заданное значение напряжения U и с помощью реостата I₂ – расчетный ток.

Измерить электрические величины I₁, U₂, P и занести полученные результаты в таблицу 3.4. Рассчитать значения φ, R_H и сравнить с расчетными.

5. Включить в качестве исследуемой цепи воздушный трансформатор (рисунок 3.5) в режиме холостого хода. Измерить с помощью цифрового вольтметра ЭДС E₂ = U_Х.Х., наведенную во второй катушке, и ток первой катушки I₁. По результатам измерений рассчитать взаимную индуктивность катушек и сравнить с заданной.

Рисунок 3.5 – Воздушный трансформатор в режиме холостого хода

6. По результатам работы сделать выводы.

7