Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»
(ФГБОУ ВО «КубГТУ»)
Институт компьютерных систем и информационной безопасности.
Направление 10.03.01 Информационная безопасность.
Отчет по лабораторной работе №3
По дисциплине: «Электротехника»
На тему: «Исследование неразветлённой цепи синусоидального тока.»
Выполнил студент:
Руководитель работы:
Краснодар
Цель работы:
Практическое ознакомление с установившимся режимами в последовательных RL-,RC- и RLC-цепях синусоидального тока.
Задание №1
Значения:
N = 20
L = 100 – 2,5N = 100 – 2,5 * 20 = 100 – 50 = 50 мГн = 0.05 Гн
C = 100 + 10N = 100 + 200 = 300 мкФ = 0.0003 Ф
Формулы:
XL = 2 * π * f * L
XC = 1 / (2 * π * f * C)
Рассчитываем в зависимости от частоты f:
Сопротивление X |
При частоте f, Гц |
||||||||||||||
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
120 |
|||||||||
Рассчитано |
XL, Ом |
9.424 |
12.566 |
15.707 |
18.849 |
25.132 |
31.415 |
37.699 |
|||||||
Измерено |
U,B |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
I, A |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
XL, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Рассчитано |
XC, Ом |
17.683 |
13.262 |
10.610 |
8.841 |
6.631 |
5.305 |
4.420 |
|||||||
Измерено |
U, B |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
I, A |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
XC, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Преобразуем формулу, чтобы можно было найти значение f, при котором происходит резонанс:
XL=XC;
2*π*f*L=1 / (2*π*f*C);
f = sqrt(1 / (4 * π^2 * L * C)) = 41.093 Гц
Задание №2
Схема:
Задание №3:
При подключении R1, φ=0
Подключим катушку L2, φ=5/20 * 2*π=π/2
Измерим показания вольтметра и амперметра при разных частотах f.
Сопротивление X |
При частоте f, Гц |
||||||||||||||
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
120 |
|||||||||
Рассчитано |
XL, Ом |
9.424 |
12.566 |
15.707 |
18.849 |
25.132 |
31.415 |
37.699 |
|||||||
Измерено |
U,B |
9.999 |
10.004 |
10.004 |
10.002 |
10.003 |
9.999 |
10 |
|||||||
I, A |
1.057 |
0.793 |
0.635 |
0.529 |
0.397 |
0.317 |
0.264 |
||||||||
XL, Ом |
9.459 |
12.615 |
15.754 |
18.907 |
25.196 |
31.542 |
37.878 |
||||||||
Рассчитано |
XC, Ом |
17.683 |
13.262 |
10.610 |
8.841 |
6.631 |
5.305 |
4.420 |
|||||||
Измерено |
U, B |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
I, A |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
XC, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Замеренные значения практически совпадают с рассчитанными
При подключении C3, φ=5/20 * 2π = π/2
Измерим показания вольтметра и амперметра при разных частотах f
Сопротивление X |
При частоте f, Гц |
||||||||||||||
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
120 |
|||||||||
Рассчитано |
XL, Ом |
9.424 |
12.566 |
15.707 |
18.849 |
25.132 |
31.415 |
37.699 |
|||||||
Измерено |
U,B |
9.999 |
10.004 |
10.004 |
10.002 |
10.003 |
9.999 |
10 |
|||||||
I, A |
1.057 |
0.793 |
0.635 |
0.529 |
0.397 |
0.317 |
0.264 |
||||||||
XL, Ом |
9.459 |
12.615 |
15.754 |
18.907 |
25.196 |
31.542 |
37.878 |
||||||||
Рассчитано |
XC, Ом |
17.683 |
13.262 |
10.610 |
8.841 |
6.631 |
5.305 |
4.420 |
|||||||
Измерено |
U, B |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|||||||
I, A |
0.567 |
0.756 |
0.945 |
1.135 |
1.513 |
1.891 |
2.269 |
||||||||
XC, Ом |
17.636 |
13.227 |
10.582 |
8.810 |
6.609 |
5.288 |
4.407 |
||||||||
Замеренные значения практически совпадают с вычисленными
Задание №4:
Ветвь |
Измерено |
Рассчитано
|
||||||
U,В |
I,A |
Φ,рад |
Z=U/I, Ом |
R=Zcosφ, Ом |
X=Zsinφ, Ом |
|||
R4L4 |
10 |
0.593 |
1.205 |
16.863 |
6.020 |
15.733 |
||
R5C5 |
10 |
0.822 |
-1.056 |
12.165 |
5.985 |
-10.583 |
||
R6L6C6 |
9.999 |
1.261 |
0.789 |
7.929 |
5.558 |
5.621 |
||
Значения разности фаз равны расчётным
φR4L4=arctg(XL/R)=15.707/6=1.205
φR5C5=arctg(-XC/R)=-10.610/6=-1.056
XR6L6C6=XR6L6-XR6C6;
Φ=arctg(XR6L6-XR6C6/R)=0.789
Решения тестовых заданий:
-45 градусов
Ток уменьшится в 4 раза
2.2 А
0.22 А
а) 45 градусов, б) -45 градусов, в) 90 градусов, г) -90 градусов
Ветвь RL
30 градусов
Ветвь RC
Ветвь RL
Ветвь R