ТОЭ 4 сем / ТОЭ ЛАБ / 6 / toe_lr6

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ТОЭ

отчет

по лабораторной работе №6

по дисциплине «Теоретические основы электротехники»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВИВШЕГОСЯ СИНУСОИДАЛЬНОГО РЕЖИМА В ПРОСТЫХ ЦЕПЯХ

Студент гр. 9491		Пеев В.Р.
Преподаватель		Гарчук А.А.

Санкт-Петербург

2021

Цель работы.

практическое  ознакомление с синусоидальными режимами в простых RL-, RC- и RLC-цепях.

Основные теоретические положения.

Комплексное сопротивление индуктивности и емкости есть функция частоты:

Реактивная составляющая этого сопротивления равна разности модулей индуктивного и емкостного сопротивлений. Поэтому она может принимать различные знаки: если она положительна, реакция цепи имеет индуктивный характер, если отрицательна – емкостной, если обращается в нуль, цепь будет находиться в состоянии резонанса. Как модуль и аргумент комплексного сопротивления, так и определяемые ими по закону Ома действующее значение и

начальная фаза тока существенно зависят от соотношений индуктивного и емкостного сопротивлений.

; ; ;.

Т

₀

U₀

U₀

оки и напряжения цепи в установившемся синусоидальном режиме наглядно представляют с помощью векторной диаграммы.

Обработка результатов эксперимента.

Векторные диаграммы в конце.

1. Исследование установившегося режима в RC цепи.

Пример расчетов:

R=U_R/I=0,82/(3,91*10³)=209Ом

C=I/2pifU_C=3,91*10^-3/(2*3,14*7500*1,81)=0,0459*10^-6Ф

-arctg(U_C/U_R) =-arctg(1,81/0,82)=-65,6

F кГц	I ма	UR В	UC1 В	Ul В	R Ом	C мкФ
7.5	3,91	0,82	1,81	2	209	0,0459	-78,75	-65,6
15	6,13	1,27	1,35	1,85	207	0,0482	-80	-46,7

Вопросы: Почему ? Почему при увеличении частоты величины I и U_R увеличились, а U_C и | |уменьшились? изменились ли R и C?

1)общее напряжение вычисляется по формуле:

Кроме того, U=I*R, а ток опережает напряжение.

2) комплексное сопротивление конденсатора обратно пропорционально частоте, с уменьшением Z_C уменьшилось U_C, что привело к увеличению U_R для баланса в цепи

3)R и C остались прежними,

2. Исследование установившегося режима в RL-цепи

L=U_L/2pifI=1,18/(2*3,14*3,750*6,69/1000)=0,00748Гн

-arctg(U_L/U_R) =-arctg(0,01/1)=-65,6

F кГц	I ма	UR В	UL1 В	Ul В	R Ом	L мГн
7.5	4,86	1	0,7	1,22	205,8	3,05	60	57
3,75	6,69	1,36	1,18	1,4	203,3	7,49	38,57	41

3) Исследование установившегося режима в RLC цепи

F кГц	U0 В	Iма	UR	UC	UL
9	1,71	7,53	1,63	2,6	3,24	0	0
18	1,92	4,14	0,84	0,94	2,68	72	72
4,5	1,98	2,83	0,58	2,4	0,49	120	-72,94

9кГц(Резонанс)

18кГц

4,5кГц

Вопросы: Почему ? Почему при увеличении частоты величины I и U_R увеличились, а U_C и | |уменьшились? изменились ли R и C?

1)общее напряжение вычисляется по формуле: U₀²=U_R²+(U_L²-U_C²)

Кроме того, U=I*R, а ток опережает напряжение.

2) комплексное сопротивление конденсатора обратно пропорционально частоте, с уменьшением Z_C уменьшилось U_C, что привело к увеличению U_R для баланса в цепи

3)R и C остались прежними, свойства элементов цепи мы не меняли

Выводы.

В ходе выполнения лабораторной работы повторили навыки расчетов характеристик RL, RC и RLC цепей. Мы определили емкость, индуктивность и сопротивление цепей, их значения практически не меняются с изменением частот.

При исследовании цепи мы определили углы сдвига фаз напряжений и токов φо для для разных частот двумя способами. Значения, полученные расчетами примерно равны значениям, полученным экспериментально.