5. Контрольные вопросы к лабораторной работе.

1. Что такое емкостное сопротивление и как оно связано с реактивным и комплексным сопротивлениями емкости?

2. Как зависит реактивное сопротивление емкости от частоты?

3. Нарисуйте треугольник сопротивлений последовательной цепи.

4. Как определяется сдвиг фаз между двумя гармоническими напряжениями?

5. Как определяется сдвиг фаз между гармоническими напряжением и током?

6. Чему равны активная, реактивная, полная и комплексная мощности в идеальной емкости?

7. Чему равны активная, реактивная, полная и комплексная мощности в резисторе?

8. Чему равны активная, реактивная , полная и комплексная мощности в последовательной цепи?

Лабораторная работа № 3 исследование цепи синусоидального тока с катушкой индуктивности

1. Цель работы

Целью работы является экспериментальное исследование электрического режима катушки индуктивности в цепях синусоидального тока.

2. Задание для самостоятельной подготовки

2.1.По одному из учебников [1] или [2] следует ознакомиться с понятиями: индуктивное сопротивление, комплексные сопротивление и проводимость индуктивности, комплексное сопротивление RL-цепи.

2.2.Подсчитайте величину индуктивности, если индуктивное сопротивление на частоте = 2 МГц равно 50 Ом. Чему будет равно индуктивное сопротивление рассматриваемой индуктивности на частоте 4 МГц?

2.3.На частоте 2 МГц для последовательного соединения индуктивности предыдущего п. 2.2 и резистора = 35 Ом подсчитайте комплексное сопротивление, его активную и реактивную составляющие, полное сопротивление и аргумент комплексного сопротивления.

2.4.Рассчитайте мгновенное и комплексное значения тока в этой цепи, если к ней приложено напряжение = 220В, угол -200° . Постройте векторную диаграмму тока и напряжений.

2.5.Каждый раз с новой страницы лабораторной тетради перечертите (в верхней части страниц) две экспериментальные схемы рассматриваемой работы (рис. 8 и 9). Внизу страниц оставьте место для занесения результатов измерений.

Рис. 8 – Экспериментальная схема №1.

Рис. 9 – Экспериментальная схема №2.

2.6. На отдельной странице в тетради нарисуйте расчетную схему замещения цепи лабораторной работы (рис. 10), в которой потери в реальной катушке индуктивности на рассматриваемой частоте учитываются включением паразитного резистивного сопротивления

Рис. 10 - расчетная схема замещения цепи.

2.7. Рассчитайте и постройте в масштабе векторную диаграмму тока и напряжений на входе цепи рис. 10 и на всех ее элементах: и , если ток , , =40 Ом, =30 Ом и =20 Ом.

3. Методические указания по проведению работы

3.1.Получите у преподавателя допуск к проведению данной работы.

3.2. Соберите измерительную цепь согласно вычерченной в тетради схеме (рис. 8), используя в качестве резистор =3 кОм, а в качестве индуктивности - индуктивность катушки стенда. Показанное соединение вольтметра и фазометра позволяет произвести измерение напряжения и его фазового сдвига на резисторе исследуемой цепи, а значит определить величину и фазовый сдвиг и тока рассматриваемой цепи.

3.3.Генератор стенда включите в режиме ГСС (синусоидальная форма напряжения варьируемой частоты).

3.4.Поддерживая по вольтметру напряжение на генераторе 0,8 В и контролируя по осциллографу синусоидальный характер этого напряжения, увеличивайте от возможного минимального значения частоту генератора до такого значения , при котором напряжение на резисторе (по вольтметру ) уменьшится до значения 0,4 В. Запишите найденное значение частоты в лабораторную тетрадь. Измерьте по фазометру сдвиг фаз между напряжением резистора и "опорным" напряжением генератора, который совпадает со сдвигом фаз между током и напряжением генератора:. Т. е. аргумент комплексного сопротивления Z собранной на стенде

цепи, который определяется как сдвиг фаз между входным напряжением и то­ком, равен: Запишите в тетрадь найденные значения этих углов.

3.5.Подсчитайте по значениям . и соответствующие значения и .

3.6.Разомкните узлы 1 и 2 и узлы 5 и 4 и соедините между собой узлы 2 и 5 и узлы 4 и 5, как показано на рис. 9. При этом; очевидно, режим цепи не изменится, но только воль­тметр V₂ - будет показывать напряжение U_L на катушке индуктивнос­ти, а фазометр – сдвиг фаз между напряжением на катушке и "опорным" напряжением генератора:

3.7.Измерьте по фазометру последний сдвиг фаз и по вольтметру V₂ – напряжение на катушке. Запишите измеренные значения в тетрадь. Если можно пренебрегать потерями в катушке, то разность измеренных углов должна оказаться равной + 90°. При заметных потерях в катушке эта разность будет меньше, хотя и должна оставаться положительной. Подсчитайте рассмотренную разность углов по полученным результатам их измерения фазометром.

3.8.По результатам измерений постройте в масштабе векторную диаграмму тока и напряжений цепи, пользуясь расчетной схемой замещения (рис. 10), в которой учтены потери в реальной катушке индуктивности, и в предположении, что начальная фаза тока равна нулю. По диаграмме определите паразитное резистивное сопротивление R_L 3.9 .По результатам проведенных измерений подсчитайте реактивное сопротивление рассматриваемой катушки Х_D и ее индуктивность L_D. 3.10.Повторите измерения п. 3.2 - 3.9, используя в качестве индуктивности L индуктивность катушки L_D. При этом будут измерены и рассчитаны параметры для новой катушки: и ее индуктивность L_F. Все результаты занесите в лабораторную тетрадь.