Задания экспериментального характера 4.1

1. Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка содержит лабораторный автотрансформатор ТV, вольтметр РV, подключенный к вторичным зажимам лабораторного автотрансформатора ТV, амперметр РА, включенный последовательно с катушкой индуктивности К, и ваттметр РW. Для коммутации цепи предусмотрен выключатель SА.

П ринципиальная электрическая схема экспериментальной установки приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Принципиальная электрическая схема экспериментальной установки.

Для сборки схемы необходимо иметь 11 проводников (на схеме обозначенные номерами 1-11).

2. Расчетная схема экспериментальной установки

При составлении расчетной схемы принятые следующие допущения:

1. сопротивления соединительных проводов, обмотки амперметра, токовой обмотки ваттметра и контактов выключателя приняты равными нулю;

2. сопротивления обмотки вольтметра и обмотки напряжения ваттметра приняты равными бесконечности.

Тогда расчетная схема электрической цепи экспериментальной установки имеет вид, приведенный на рисунке 2.

Рисунок 2 - Расчетная схема электрической цепи экспериментальной установки.

На расчетной схеме введенные следующие условные обозначения:

u – мгновенное напряжение на зажимах цепи, В.

i – мгновенный ток в электрической цепи, А;

r – активное сопротивление катушки, Ом;

L – индуктивность катушки, Гн;

u_r – мгновенное напряжение на активном сопротивлении катушки, В;

u_L – мгновенное напряжение на индуктивности катушки, В.

Составляем эквивалентную расчетную схему цепи с параллельным соединением элементов, приняв те же допущения, которые указаны выше.

Тогда расчетная схема электрической цепи экспериментальной установки имеет вид, приведенный на рисунке 3.

Рисунок 3 - Эквивалентная расчетная схема электрической цепи экспериментальной установки.

На расчетной схеме введенные следующие условные обозначения:

i – мгновенный ток в электрической цепи, А;

u – мгновенное напряжение на зажимах катушки, В;

g – активная проводимость катушки, См;

b_l – индуктивная проводимость катушки, См;

i_r – активная составная мгновенного тока в катушке, А;

i_L – реактивная составная мгновенного тока в катушке, А.

3. Задания для выполнения экспериментального исследования

3.1 Собрать принципиальную электрическую схему цепи.

3.2 Подать напряжение на зажимы экспериментальной установки.

3.3 Снять показания приборов, результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п	Условия проведения эксперимента	Показания приборов
		U, В	I, А	P, Вт
1	Выключатель SА замкнут

3.4 Определить с помощью экспериментальных данных действующее значение напряжения на зажимах катушки.

3.5 Определить с помощью экспериментальных данных действующее значение силы тока в катушке.

3.6 Определить с помощью экспериментальных данных активную мощность, потребляемую катушкой.

3.7 Определить с помощью экспериментальных данных активное сопротивление катушки, используя уравнение:

.

3.8 Определить с помощью экспериментальных данных полное сопротивление катушки, используя запись закона Ома для участка цепи:

3.9 Определить с помощью экспериментальный и расчетный данных реактивное сопротивление катушки, используя уравнение:

3.10 Определить с помощью расчетных данных полную проводимость катушки, используя уравнение:

.

3.11 Определить с помощью расчетных данных активную проводимость катушки, используя уравнение:

.

3.12 Определить с помощью расчетных данных индуктивную проводимость катушки, используя уравнение:

.

3.13 Построить в выбранном масштабе треугольник проводимостей катушки в цепи переменного синусоидального тока.

3.14 Определить с помощью расчетных данных угол сдвига фаз между напряжением и током катушки, используя уравнение:

.

3.15 Определить с помощью экспериментальных и расчетных данных действующее значение активной составной тока в катушке, используя уравнение:

.

3.16 Определить с помощью экспериментальных и расчетных данных действующее значение реактивной составной тока в катушке, используя уравнение:

.

3.17 Построить в выбранном масштабе треугольник действующих значений токов катушки в цепи переменного синусоидального тока.

3.18 Построить в выбранном масштабе векторную диаграмму действующих значений напряжения и токов катушки в цепи переменного синусоидального тока.

3.19 Результаты расчетов занести в таблицу 2.

Таблица 2

№ п/п

Физические величины, характеризующие цепь

U, B

I, A

Р, Вт

r, Ом

z, Ом

xL, Ом

y, См

g, См

bL, См

, град

Ir, А

IL, А

1