5 семестр (вечерка) / Лаболаторные работы / Лабараторная работа №6, третья. Исследование установившегося синусоидального режима в простых цепях / Лабараторная работа №6, третья

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Кафедра теоретических основ электротехники

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 6

«Исследование установившегося синусоидального режима в простых цепях»

Выполнил : Попов Алексей Павлович

Группа № 9802

Преподаватель: Езеров Кирилл Сергеевич

Санкт-Петербург, 2021

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Исследование установившегося синусоидального режима в простых цепях

Работа № 6. Исследование установившегося синусоидального режима в простых цепях

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

Схема установки

Рис. 1. Схема установки для исследования установившегося синусоидального режима в RC цепи

Рис. 2. Схема установки для исследования установившегося синусоидального режима в RL цепи

Рис. 3. Схема установки для исследования установившегося синусоидального режима в RLC цепи

Основные расчетные формулы.

1. Расчетная формула для определения емкости RC цепях:

Комплексное сопротивление конденсатора

Z_C = , тогда емкость (Ф)

C = = = = , где f – установленная частота, U_C – установленное напряжение.

2. Расчетная формула для определения индуктивности в RL цепях:

Комплексное сопротивление катушки

Z_L = , тогда индуктивность (Гн)

L = = = .

3. Расчетная формула для определения угла сдвига напряжений в RC цепи

φ­_ВД = - arctg ( ), аналогично для RL цепи

4. Расчетная формула для определения угла сдвига напряжений в RLC цепи

ПРОТОКОЛ НАБЛЮДЕНИЙ

Лабораторная работа №6

Исследование установившегося синусоидального режима в простых цепях

Таблица 1. Исследование установившегося синусоидального режима в RC и RL цепях

Устанавливают		Измеряют					Вычисляют
RC схема
f, кГц	U0, В	I, мА	UR, В	Uc, В	UL,В	φосц	R, Ом	C, мкФ	L, мГн	φВД
7,50	1,99	3,86	0,75	1,87	-	68	194,30	0,0438	-	-67,49
15,00	2,00	6,72	1,29	1,44	-	42	191,96	0,0495	-	48,14
RL схема
7,50	2,00	5,45	1,05	-	1,60	58	192,66	-	6,23	56,73
3,75	2,00	8,07	1,56	-	1,18	32	193,31	-	6,21	37,10

Таблица 2. Исследование установившегося синусоидального режима в RLC цепях

Устанавливают		Измеряют						Вычисляют
f, кГц	U0, В		I, мА	UR, В	Uc, В	UL,В	φосц	φВД
8,60	2,00		9,43	1,84	3,59	3,57	0	75,59
17,20	2,00		3,27	0,63	0,62	2,49	72	78,55
4,30	2,00		2,63	0,50	2,34	0,42	64	79,73

Резонансная частота f₀ = 4,3 кГц

Экспериментальный макет: R₀₁= 50 Ом_________________________________

__________________________________________________________________

Выполнил Попов А.П.

Факультет электроники

Группа № 9802

“____” __________ _____

Преподаватель: ______________

Обработка результатов эксперимента

6.2.1 Исследование установившегося синусоидального режима в RL и RC цепях.

Для RC цепи:

Вычисление сопротивления резистора R при f = 7.5 кГц.

R = =515,5440… Ом ≈ 515,54 Ом;

C = = = 0,043 (мкФ);

φ­_ВД = - arctg ( ) = - arctg ( ) = -67,49^o_.

Вычисления для остальных сопротивлений, емкостей и угла сдвига аналогичны. Результаты занесены в таблицу 1.

Рис. 4. Осциллограмма тока и напряжения исследуемой цепи

Рис. 5. Векторные диаграммы тока и напряжений конденсатора при f = 7.5 кГц (слева) и f = 15 кГц (справа).

Для RL цепи:

Вычисления для остальных сопротивлений, индуктивностей и угла сдвига аналогичны. Результаты занесены в таблицу 1.

Рис 6. Векторная диаграмма тока и напряжений катушки при f – 7,5 кГц

Рис 7. Векторная диаграмма тока и напряжений катушки при f – 3,75 кГц

6.2.2 Исследование установившегося синусоидального режима в RLC цепи.

Расчет угла сдвига в RLC цепи:

Рис 8. Векторная диаграмма тока и напряжений RLC при f – 4,3 кГц

Векторные диаграммы при других значениях частоты аналогичны. Диаграмма при f=8,6 кГц слишком громоздка. Значения угла сдвига занесены в таблицу 2.

Контрольные вопросы.

1. Почему ?

Ток емкостного элемента опережает напряжение. Общее напряжение вычисляется по формуле:

2. Почему с ростом частоты значения и увеличились, а и уменьшились? Изменились ли ?

обратно пропорционально частоте, поэтому при увелечении частоты уменьшается , что ведёт к уменьшению и увелечению , ток увеличивается и уменьшается угол опережения напряжения. и – константы.

3. Почему ?

Ток индуктивного элемента отстаёт напряжение и общее напряжение вычисляется по формуле:

4. Почему с уменьшением частоты значения и увеличились, а и уменьшились? Изменились ли ?

прямо пропорционально частоте, поэтому при уменьшении частоты уменьшается , что ведёт к уменьшению и увелечению , ток увеличивается и уменьшается угол отставания от напряжения. и – константы.

5. Почему ?

Ток индуктивного элемента отстаёт напряжение, а ток и емкостного элемента опережает напряжение и общее напряжение вычисляется по формуле:

Вывод

В ходе выполнения лабораторной работы ознакомились с синусоидальными режимами в RL, RC, и RLC цепях. Вычисленные в ходе проведения лабораторной работы значения емкости, индуктивности и сопротивления близки между собой и в пределах погрешности измерительных приборов совпадают с указанными на схеме значениями. Кроме емкости конденсатора, что не нарушает теоретических выкладок, а скорее связано с грубой ошибкой измерений. По построенным векторным диаграммам можно убедиться в выполнении основных исследуемых свойств RL, RC, RLC цепей.