ГОТОВА

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра «Теоретические основы электротехники»

лабораторная РАБОТА №4

по дисциплине «Теоретические основы электротехники»

Тема: «ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВИВШЕГОСЯ СИНУСОИДАЛЬНОГО РЕЖИМА В ПРОСТЫХ ЦЕПЯХ»

Студент гр. 0391		Чащин Д.
Преподаватель		Езеров К.С.

Санкт-Петербург

2022

Цель работы:

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

Ход работы:

1. Исследование установившегося режима в RC -цепи

Рисунок 1- RC-схема

Экспериментально найдем I, UR, UL, UC и рассчитаем угол сдвига фаз при значении вольтметра равное 2В. Затем рассчитаем значение С и R при заданных в таблице 1 частотах.

где

Тогда

Сосчитаем R и С, результаты представим в таблице 2.

1. 

0,0438* Ф

2. 

0,0486* Ф

№ опыта	R, Ом	L, мГн	C, мкФ	φ
1	193	-	0,0438	-68
2	200	-	0,0486	-48
3	193	6,4567	-	58
4	193	7,6320	-	43
5	194	6,5700	0,0465	-3
6	191	6,2289	0,0442	-73
7	191	7,2591	0,0512	74

Табл.2 – результаты вычислений

Построим ВД для RC-цепи

Рисунок 2- ВД для RC-цепи при 7,5кГц

Рисунок 3- ВД для RC-цепи при 15кГц

Угол сдвига получим из ВД по формуле:

1. 

2. 

Угол сдвига, полученное из ВД, приблизительно равен величине угла, вычисленного экспериментально.

2. Исследование установившегося режима в RL-цепи

Рисунок 4- RL-схема

Проделаем те же самые действия, что и с RC-схемой. Найдем величины R и L по формулам

где

Тогда

1. 

6,4567* Гн

3. 

7,6320* Гн

Построим ВД для RL-цепи

Рисунок 5 - ВД для RL-цепи при 7.5кГц

Рисунок 6- ВД для RL-цепи при 3.75кГц

Угол сдвига получим из ВД по формуле:

1. 

2. 

Угол сдвига, полученное из ВД, приблизительно равен величине угла, вычисленного экспериментально.

3. Исследование установившегося режима в RLC цепи

Рисунок 7 - RLC-схема

Измерим I, , , с помощью вольтметра и амперметра. По формулам, взятых из предыдущих пунктов, найдем R, L и С.

1. 

0,0465 * Ф

6,5700* Гн

2. 

0,0442 * Ф

6,2289 * Гн

3. 

0,0512 * Ф

7,2591 * Гн

Построим несколько ВД для RLC-цепи для частот соответственно.

Рисунок 8- ВД для RLC-цепи при

Рисунок 9- ВД для RLC-цепи при 0.5

Рисунок 10- ВД для RLC-цепи при 2

Угол сдвига получим из ВД по формуле:

1. 

2. 

3. 

Результаты всех вычислений занесены в таблицу 2.

Экспериментально вычисленный угол сдвига примерно равен теоретической величине угла.

Ответы на вопросы

1. Почему U ≠ + в 4.2.1?

Полное напряжение в цепи не равно сумме напряжений на конденсаторе и резисторе, потому что ток емкостного элемента опережает напряжение по фазе.

2. Почему при увеличении частоты величины I и увеличились, а и уменьшились в 4.2.1? Изменились ли R и C?

С ростом частоты уменьшается комплексное сопротивление конденсатора (обратно пропорционально частоте) и общее сопротивление, значения силы тока в цепи и напряжения на резисторе увеличиваются, что ведет к уменьшению напряжения на конденсаторе и увеличению напряжения на резисторе. По закону Ома увеличение напряжения ведет к увеличению тока. При увеличении тока уменьшается угол опережения напряжения.

Сопротивление резистора и емкость конденсатора есть постоянные величины.

3. Почему U ≠ + в 6.2.1?

Полное напряжение в цепи не равно сумме напряжений на катушке и резисторе, потому что ток индуктивного элемента отстает от напряжения по фазе.

4. Как изменятся при увеличении частоты величины в 4.2.1? Изменились ли R и L?

С увеличением частоты увеличением комплексное сопротивление катушки (прямо пропорционально частоте) и общее сопротивление, значения силы тока в цепи и напряжения на резисторе уменьшается, что ведет к увеличению напряжения на катушке и уменьшению напряжения на резисторе. По закону Ома уменьшение напряжения ведет к уменьшение тока. При уменьшении тока увеличивается угол отставания от напряжения.

Сопротивление резистора и индуктивность катушки есть постоянные величины.

5. Почему U ≠ + в 4.2.2?

Полное напряжение в цепи не равно сумме напряжений на катушке, конденсаторе и резисторе, потому что ток индуктивного элемента отстает от напряжения по фазе, а ток ёмкостного элемента опережает его.

6. Как изменятся величины при увеличении частоты?

С увеличением частоты значения силы тока в цепи уменьшится, так как уменьшается комплексное сопротивление катушки (прямо пропорционально частоте), комплексное сопротивление конденсатора увеличивается (обратно пропорционально частоте), а общее сопротивление возросло. Ток и напряжения уменьшатся, угол увеличится.

Сопротивление резистора, ёмкость конденсатора и индуктивность катушки есть постоянные величины.

Заключение

В ходе проведения лабораторной работы было осуществлено ознакомление с синусоидальными режимами в простых RC-, RL- и RLC цепях. Была изучена зависимость параметров цепи от частоты воздействия.

Произведено сравнение результатов вычислений экспериментальной и теоритической величины угла сдвига, полученных по осциллограммам и по ВД. Они оказались примерно равны. Различия есть по причине неточности определения периодов и разностей периодов синусоид на осциллографе.