2 Содержание и порядок выполнения работы

В лабораторной работе экспериментально подтверждается метод расчета цепи несинусоидального тока, основанный на принципе наложения. Проводится два опыта. Источником несинусоидального напряжения в форме знакопеременных импульсов является модуль ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Этот модуль также позволяет получить необходимые синусоидальные напряжения.

Пассивные элементы электрической схемы выбирают из блоков МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ.

Рекомендуемые значения:

L = 50, 60, 70 или 80 мГн; С = 56, 68 или 82 мкФ. Активное сопротивление R_K катушки измеряют мультиметром. Шунт R_III1 - резистор канала А1 из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ.

Измерения выполняются компьютерным измерительным комплексом. Ввод данных в компьютер выполняет блок ВВОД-ВЫВОД. ВХОД 1и ВХОД 2 при их совместном использовании измеряют активную мощность Р цепи и угол сдвига фаз φ между мгновенными значениями синусоидальных напряжения и и тока ί. При емкостном характере цепи в окне φ на экране монитора появляется величина угла больше +270⁰. В этом случае φ= (величина угла на экране -360⁰). Например: на экране монитора угол 320⁰, φ = (320⁰-360⁰) = - 40⁰.

Для получения зависимостей от времени используют ОСЦИЛЛОГРАФ.

В первом опыте исследуют электрическую цепь с напряжением на входе в форме знакопеременных импульсов (рисунок 11.1). Ряд Фурье для такого напряжения имеет вид

u(t)=

Рисунок 11.1

Во втором опыте на вход цепи подают напряжение синусоидальной формы, равное первой, третьей и пятой гармонике разложения исходного напряжения в ряд Фурье.

• Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис.1П протокола измерений.

• Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

• Установить в модуле РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ заданные преподавателем величины индуктивности L катушки и емкости С конденсатора. Измерить мультиметром активное сопротивление R_K катушки. Записать эти значения в протокол измерений.

Запустить программу виртуальных измерений LCView. Для этого:

• Включить компьютер, дождаться окончания загрузки Windows;

• Запустить программу LCView. В центре экрана монитора появляется список лабораторных работ; справа вверху появляется надпись «Автоматическое управление».

• Выбрать работу №11 «Исследование линейной электрической цепи несинусоидального периодического тока».

• На экране появляются окна измерительных приборов

• U1

  U2

  результаты измерения действующих значений напряжения u и на входе и u_С на конденсаторе;

• р

  I

  езультаты измерения тока;

P

• результат измерения мощности;

Fi

• результат измерения угла сдвига фаз φ.

Первый опыт

• Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ, тумблеры СЕТЬ модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Переключатель ФОРМА модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР установить в положение *. Регулятором ЧАСТОТА установить частоту f =50 Гц. Регулятором АМПЛИТУДА установить величину действующего значения напряжения U = 7 В.

• Включить ОСЦИЛЛОГРАФ. Выполнить необходимые для работы осциллографа настройки.

• Подключить ВХОД 1 осциллографа к источнику. Настроить ручки горизонтальной развертки осциллографа таким образом, чтобы на экране полностью укладывался один период колебаний. Установить переключатель усиления по напряжению таким образом, чтобы максимально использовалась площадь экрана. Используя масштаб т_U на переключателе усиления по напряжению убедиться, что амплитуда входного напряжения составляет U_m = 7 В.

• Подключить ВХОД 1 осциллографа к шунту R _ш1 (R _ш1= 1 Ом). Срисовать на кальку с экрана ОСЦИЛЛОГРАФА кривую зависимости u_R(t). На рисунке написать масштаб т_U.

• Подключить ВХОД 1 осциллографа к конденсатору С. Срисовать на кальку с экрана ОСЦИЛЛОГРАФА кривую зависимости и_С(t). На рисунке написать масштаб m_U.

• Выполнить измерения действующих значений напряжений и, и_с и тока i, активной мощности Р. Измеренные значения занести в таблицу 1П протокола измерений.

Второй опыт

• В протоколе измерений рассчитать действующие значения гармонических составляющих входного напряжения.

• Переключатель ФОРМА модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР установить в положение ~.

• Регулятором АМПЛИТУДА установить величину действующего значения основной гармоники U ₍₁₎ входного напряжения.

• Выполнить измерения действующих значений напряжения и и и_С, тока i, активной мощности Р и угла сдвига фаз φ . Измеренные значения занести в таблицу 1П. Указанный порядок измерений использовать в следующих опытах.

• Регулятором ЧАСТОТА установить на выходе модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР частоту ƒ=150 Гц. Регулятором АМПЛИТУДА установить величину действующего значения третьей гармоники U₍₃₎ входного напряжения.

• Выполнить измерения. Измеренные значения занести в табл. 1П.

• Регулятором ЧАСТОТА установить на выходе модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР частоту ƒ =250 Гц. Регулятором АМПЛИТУДА установить величину действующего значения пятой гармоники U₍₅₎ входного напряжения.

• Выполнить измерения. Измеренные значения занести в табл. 1 П.

• Выполнить указанные в протоколе измерений расчеты.

• Протокол измерений утвердить у преподавателя.

• Выключить тумблеры СЕТЬ модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ. Выключить ОСЦИЛЛОГРАФ.

Окончить работу программы LCView. Для этого:

• Правой кнопкой мыши «кликнуть» на ярлыке «Автоматическое управление».

• В появившемся списке выбрать «Закрыть».