Описание лабораторной установки

На рис. 3.22 и 3.23 приведены схемы исследуемых электрических цепей.

Цепь подключается к лабораторному трансформатору (ЛАТр), позволяющему регулировать напряжение на входе цепи в пределах от 0 до 250 В. В качестве приемников используются катушка однофазного универсального трансформатора с параметрами R_К, L_К (клеммы 2-3, сердечник разомкнут) и батарея конденсаторов, емкость которой можно изменять от 0 до 34,75 мкФ.

Рис. 3.22

Рис. 3.23

Измерительные приборы:

- вольтметры типа Э59 0÷600 В - 3 шт.;

-амперметр типа Э59 0÷1 А - 3 шт.;

-фазометр электродинамической системы.

Задание на подготовительную работу

1. Повторить разделы курса «Электротехника и электроника», в которых рассматриваются режимы работы однофазных цепей синусоидального тока при последовательном и параллельном соединении приемников.

Программа работы

1. Определение параметров индуктивной катушки rk, lk:

а) собрать цепь лабораторной установки (рис. 3.22);

б) исключить из цепи емкостный элемент, для чего замкнуть накоротко клеммы батареи конденсаторов;

в) при двух значениях входного напряжения 80 и 100 В, устанавливаемых с помощью ЛАТра, измерить ток в цепи и угол сдвига фаз между напряжением на зажимах катушки и током. Измеренные значения занести в табл. 3.1;

г) по результатам измерений вычислить активное R_K и индуктивное X_K сопротивления катушки, а также ее индуктивность L_К. Данные расчетов занести в табл. 3.1;

д) записать в отчет номер исследуемой индуктивной катушки, так как знание ее параметров будет необходимо при выполнении лабораторной работы № 4.

Таблица 3.1

Измерено			Вычислено
U, B	I, A	φК, град	RK, Ом	XK, Ом	LК, Гн
80 В
100 В
Среднее значение определяемых величин

2. Исследование влияния переменной емкости на свойства цепи с последовательным соединением катушки и конденсатора:

а) рассчитать значение резонансной емкости, используя значение индуктивности катушки из табл. 3.1;

б) убрать провод, закорачивающий клеммы батарей конденсаторов;

в) установить на входе цепи напряжение 20 В и далее поддерживать его неизменным;

г) изменяя емкость батареи конденсаторов, произвести 7 измерений величин, указанных в табл. 3.2, из них 3 опыта проводят при емкости меньше резонансной, 3 опыта при емкости больше резонансной, и особо необходимо отметить режим, наиболее близкий к резонансному; данные измерений занести в табл. 3.2.

Наиболее целесообразно выполнять исследования по п. 2, г следующим образом:

- изменяя емкость батареи конденсаторов вблизи рассчитанной величины С_Р, подобрать такое значение емкости, при котором в цепи наступит резонанс напряжений, то есть угол сдвига фаз, измеряемый фазометром, будет равен или близкий к нулю; измерить ток и напряжения на катушке и конденсаторе для этого режима;

- далее выполнить три опыта при емкости меньше резонансной, и три опыта – больше резонансной; шаг изменения емкости батареи конденсаторов принять 3-4 мкФ.

Таблица 3.2

№ опыта	Измерено						Вычислено
	U, B	C, мкФ	I, А	UK, В	UC, В	φ, град	z, Ом	X, Ом	XK, Ом	UL, В
1 2 3 4 5 6 7	20 B

3. Исследование влияния переменной емкости на свойства цепи с параллельным соединением катушки и конденсатора:

а) собрать цепь лабораторной установки рис. 3.23 с параллельным соединением катушки и конденсатора;

б) рассчитать значение резонансной емкости, используя значение индуктивности катушки из табл. 3.1;

в) установить на входе цепи напряжение 80 В и далее поддерживать его неизменным;

г) изменяя емкость батареи конденсаторов, произвести 7 измерений величин, указанных в табл. 3.3, из них 3 опыта проводят при емкости меньше резонансной, 3 опыта при емкости больше резонансной, и особо необходимо отметить режим, наиболее близкий к резонансному; данные измерений занести в табл. 3.2.

Порядок проведения опытов сохранять таким же, как и при выполнении эксперимента по п. 2, г.

Таблица 3.3

№ опыта	Измерено						Вычислено
	U, B	C, мкФ	I, А	IК, А	IС, А	φ, град	C, мкФ
1 2 3 4 5 6 7	80 B

4. Построение резонансных кривых.

Для исследуемой схемы (рис. 3.22) по данным табл. 3.2 построить на миллиметровой бумаге на одном графике зависимости I(C), U_L(C), U_C(C), φ(C).

5. Для исследуемой схемы (рис. 3.23) по данным табл. 3.3 построить на миллиметровой бумаге на одном графике зависимости I(C), I_L(C), I_C(C), φ(C).

6. Построение векторных диаграмм.

а) по данным табл. 3.2 построить векторные диаграммы токов и напряжений для трех режимов: X_L>X_C, X_L=X_C, X_L<X_C.

б) по данным табл. 3.3 построить векторные диаграммы токов и напряжений для трех режимов: b_L>b_C, b_L=b_C, b_L<b_C.

7. Сделать выводы по проделанной работе, обращая внимание на то, насколько экспериментальные значения соответ-ствуют теоретическим.