Описание лабораторной установки

На рис. 3.33 приведены схемы исследуемых электрических цепей. Цепи подключают к лабораторному автотрансформатору (ЛАТр), позволяющему регулировать напряжение источника питания цепи в пределах от 0 до 250 В.

В качестве приемников используют: катушку однофазного универсального трансформатора с параметрами R_к, L (клеммы 2-3, сердечник разомкнут); батарею конденсаторов, емкость которой можно изменять от 0 до 34,75 мкФ; резисторы с сопротивлениями 100 Ом, 150 Ом, 75 Ом.

Предварительные параметры резисторов и конденсаторов, согласно варианту, указаны в табл. 3.1.

Таблица 3.1

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
R, Ом	100	150	75	100	150	75	100	150	75	100	150	75
C, мкФ	10	15	20	25	30	10	15	20	25	30	15	30

Измерительные приборы: вольтметр типа Э59 0÷600 В - 1 шт.; амперметр типа Э59 0÷1 А - 1 шт.; фазометр электродинамической системы.

задание на подготовительную работу

1. Повторить разделы дисциплины «ТОЭ», в которых рассматриваются вопросы расчета однофазных цепей синусоидального тока при последовательном и параллельном соединении приемников, построение векторных диаграмм, резонансные режимы в цепях синусоидального тока.

2. Ознакомиться с программой работы с содержанием рабочей тетради к лабораторной работе.

Программа работы

1. Определение параметров элементов цепи:

а) собрать цепь по схеме рис. 3.33, а. Поочередно подключать резистор (рис. 3.33, б), индуктивную катушку (рис. 3.33, в) и конденсаторы (рис. 3.33, г). С помощью ЛАТРа на входе цепи (рис. 3.33, а) установить значение напряжения 70÷120 В (по указанию преподавателя), измерить ток и угол сдвига фаз для соответствующего элемента. Результаты измерений занести в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Приемник	Измерено			Вычислено
	U, B	I, A	φ, град	z, Ом	R, Ом	X, Ом	Дополнит. параметр
Резистор							-
Индуктивная катушка							L= Гн
Конденсатор							С= мкФ

Обратить особое внимание на знаки и величину углов сдвига фаз каждого приемника. Для каждого элемента построить временную и векторную диаграммы.

б) по измеренным значениям рассчитать параметры резисторов, индуктивной катушки и конденсаторов для последовательных схем замещения. Результаты расчета занести в табл. 3.2. Нарисовать последовательную схему замещения для каждого приемника, сделать выводы, сравнив схемы и параметры между собой.

2. Исследование цепи при последовательном соединении элементов:

а) рассчитать емкость батареи конденсатов С_рез, при которой в цепи рис. 3.33, д наступит резонанс напряжений;

б) подключать к цепи рис. 3.33, а цепь рис. 3.33, д;

в) установить на входе цепи с помощью ЛАТра неизменное напряжение питания U=20 В. Изменяя емкость батареи конденсатора вблизи рассчитанного значения С_рез, настроить цепь рис. 3.33, д в резонанс напряжений (φ=0); измерить ток, угол сдвиги фаз цепи и напряжения на всех участках цепи; показания измерительных приборов записать в табл. 3.3; сравнить рассчитанное значения резонансной емкости с полученным в опыте.

Таблица 3.3

№ опыта	Измерено						Вычислено
	U, B	C, мкФ	I, А	UK, В	UC, В	φ, град	z, Ом	X, Ом	XK, Ом	UL, В
1	20 B
2		Срез				0
3

г) изменить значение емкости конденсатора на 5-6 мкФ в сторону увеличения и уменьшения по отношению к резонансной и измерить для этих двух режимов ток, напряжения на всех участках цепи и угол сдвига фаз; результаты измерений записать в табл. 3.3.

3. Исследование цепи при параллельном соединении элементов:

а) по измеренным значениям табл. 3.2 рассчитать параметры параллельной схемы замещения индуктивной катушки и конденсаторов. Результаты расчета занести в табл. 3.4. Нарисовать параллельную схему замещения для каждого приемника, сделать выводы, сравнив параметры последовательной и параллельной схем замещений.

Таблица 3.4

Приемник	Проводимости, Сим			Дополнит. параметры	Схема замещения
	y	g	b
Индуктивная катушка				Rэ= Ом Lэ= Гн
Конденсатор				Rэ= Ом Cэ= мкФ

б) рассчитать емкость батареи конденсатов С_рез, при которой в цепи рис. 3.33, е наступит резонанс токов;

в) подключать к цепи рис. 3.33, а цепь рис. 3.33, е;

г) установить на входе цепи с помощью ЛАТРа неизменное напряжение 100 В; изменяя емкость батареи конденсатора вблизи рассчитанного значения С_рез, настроить цепь рис. 3.33, е в резонанс токов (φ=0); измерить токи во всех ветвях цепи и угол сдвига фаз; результаты измерений записать в табл. 3.5. Сравнить рассчитанное значения резонансной емкости с полученным в опыте.

г) изменить значение емкости конденсатора на 5-6 мкФ в сторону увеличения и уменьшения по отношению к резонансной и измерить для этих двух режимов токи ветвей и угол сдвига фаз; результаты измерений записать в табл. 3.5.

Таблица 3.5

№ опыта	Измерено						Вычислено
	U, B	C, мкФ	I, А	IК, А	IС, А	φ, град	Cфакт, мкФ
1	100 B
2		Срез				0
3

4. По результатам проведенных экспериментов выполнить следующее:

а) для цепи рис. 3.33, д, используя измеренные величины (табл. 3.2 и 3.3) построить векторные диаграммы тока и напряжений на элементах для трех исследованных режимов, сравнить их между собой и сделать выводы о режимах работы цепи при последовательном соединении разных по характеру приемников;

б) для цепи рис. 3.33, е, используя результаты эксперимента (табл. 3.2 и 3.5) построить векторные диаграммы напряжения и токов ветвей цепи для трех исследованных режимов, сравнить их между собой и сделать выводы о режимах работы цепи при параллельном соединении разных по характеру приемников.

5. Сделать выводы по проделанной работе, обращая внимание насколько экспериментальные значения соответствуют теоретическим и ответить на контрольные вопросы.