LR2_Eltekh
.docxМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет
Кафедра ЭлИ
Лабораторная работа №2 «Исследование неразветвленной цепи переменного тока при последовательном соединении R-L и R-C»
Выполнил: ст. гр. ИВТ-229Б Мухутдинов Т.Р. Проверил: к.т.н. Мельничук О.В.
Уфа 2022 г.
Цель работы:
Экспериментальная проверка основных теоретических соотношений в цепи переменного тока при последовательном включении активного и реактивного сопротивлений; исследование влияния параметров последовательного соединения R-L и R-C на изменение угла сдвига фаз между входным напряжением и током.
Описание установки:
Лабораторная работа выполняется на универсальном лабораторном стенде «Квазар» с использованием регулируемого автотрансформатора со встроенным вольтметром, позволяющего устанавливать напряжение от 0 до 250 В.
При сборке электрической цепи используются следующее оборудование:
Опыт 1
Рисунок 1 - Схема исследуемой цепи
Измерения для 12 опытов, 1-6 для R-L цепи, 7-12 для R-C цепи:
Таблица 1
№ |
U1, В |
U2, В |
U3, В |
I, А |
P, Вт |
Φ, град |
1 |
34 |
27,5 |
18,8 |
0,128 |
3,63 |
32 |
2 |
34 |
24,6 |
22,5 |
0,153 |
4,0 |
40 |
3 |
34 |
21,2 |
25,5 |
0,176 |
4,08 |
47 |
4 |
34 |
23,9 |
22,4 |
0,196 |
5 |
39 |
5 |
34 |
20,1 |
25,5 |
0,168 |
3,52 |
50 |
6 |
34 |
17,3 |
28,5 |
0,144 |
2,65 |
56 |
7 |
34 |
29,5 |
17,6 |
0,137 |
4,03 |
-30 |
8 |
34 |
27 |
21,5 |
0,166 |
4,5 |
-37 |
9 |
34 |
24,2 |
24,8 |
0,192 |
4,69 |
-44 |
10 |
34 |
30 |
13,9 |
0,244 |
7,46 |
-24 |
11 |
34 |
25,5 |
20,8 |
0,213 |
5,78 |
-37 |
12 |
34 |
18,2 |
29,5 |
0,143 |
2,64 |
-57 |
Формулы для расчета R-L цепи:
,
,
,
,
,
,
,
.
=146,7215
Ом;
.
Таблица 2
Расчетные величины (для цепи R, L) |
|||||||||||
№ |
ZК Ом |
R Ом |
RК Ом |
ХL Ом |
L Гн |
cos |
Q ВАр |
S ВА |
град |
cos |
|
1 |
146,8750 |
214,8438 |
6,7139 |
146,7215 |
0,4673 |
0,0457 |
2,3062 |
4,3520 |
32,4286 |
0,8480 |
|
2 |
147,0588 |
160,7843 |
10,0901 |
146,7123 |
0,4672 |
0,0686 |
3,3438 |
5,2020 |
39,8938 |
0,7660 |
|
3 |
144,8864 |
120,4545 |
11,2603 |
144,4481 |
0,4600 |
0,0777 |
4,3764 |
5,9840 |
47,0076 |
0,6820 |
|
4 |
114,2857 |
121,9388 |
8,2153 |
113,9901 |
0,3630 |
0,0719 |
4,1938 |
6,6640 |
39,9885 |
0,7771 |
|
5 |
151,7857 |
119,6429 |
5,0737 |
151,7009 |
0,4831 |
0,0334 |
4,3756 |
5,7120 |
51,1850 |
0,6428 |
|
6 |
197,9167 |
120,1389 |
7,6582 |
197,7684 |
0,6298 |
0,0387 |
4,0590 |
4,8960 |
56,8605 |
0,5592 |
|
Формулы для расчета R-C цепи:
;
;
;
;
;
;
;
;
;
Таблица 3
Расчетные величины (для цепи R, C) |
|||||||
№ |
Z Ом |
R Ом |
ХС Ом |
С Ф |
cos |
Q ВАр |
S ВА |
7 |
248,1751825 |
215,3284672 |
128,4671533 |
2,47901E-05 |
0,867647059 |
2,315867386 |
4,658 |
8 |
204,8192771 |
162,6506024 |
129,5180723 |
2,45889E-05 |
0,794117647 |
3,430220401 |
5,644 |
9 |
177,0833333 |
126,0416667 |
129,1666667 |
2,46558E-05 |
0,711764706 |
4,585384503 |
6,528 |
10 |
139,3442623 |
122,9508197 |
56,96721311 |
5,59043E-05 |
0,882352941 |
3,904 |
8,296 |
11 |
159,6244131 |
119,7183099 |
97,65258216 |
3,26127E-05 |
0,75 |
4,790132749 |
7,242 |
12 |
237,7622378 |
127,2727273 |
206,2937063 |
1,54378E-05 |
0,535294118 |
4,106764814 |
4,862 |
Вывод: По данным результатов эксперимента и расчетам теоретических соотношений в цепях R-L и R-C, построили векторные диаграммы, из которых можно заметить, что в этих цепях изменение напряжения какого-либо элемента (сопротивления или индуктивности (емкости)) пропорционально изменению его параметра и обуславливает противоположное изменение на другом элементе. Из треугольников сопротивлений видно, что при постоянном значении одного элемента полное сопротивление цепи будет зависеть только от сопротивления другого элемента. Таким образом, теоретическое соотношение было доказано на практике. Из треугольников мощностей видно, что полная мощность цепи будет зависеть от реактивной мощности, если активное сопротивление будет неизменно, и от активной мощности, если реактивное сопротивление будет неизменно. При уменьшении активного сопротивления в цепи R-L угол, равный разности начальных фаз между входным напряжением и током, увеличивается и стремится к /2. При увеличении индуктивности в той же цепи угол уменьшается. При увеличении сопротивления в цепи R-C угол, равный разности начальных фаз между входным напряжением и током, увеличивается и стремится к нулю. При уменьшении ёмкости угол так же уменьшается.. Вектор напряжения на реактивном сопротивлении опережает вектор тока на угол /2