Исследование электрических цепей в EasyEDA (лабораторный практикум)

Рисунок 4.6 – Построение векторной диаграммы в опыте 1

2) Векторная диаграмма для схемы с конденсатором строится в масштабе по измеренным UВХ, UR1, UС .

Параметры конденсатора определяются из формулы:

Данные для построения треугольника сопротивлений:

4.5Содержание отчета

1)Цель работы.

2)Скриншоты схем электрической цепи в режиме симуляции, на которых видны параметры элементов в соответствии с вариантом и показания приборов.

3)Таблицы 4.2 и 4.3.

4)Векторные диаграммы, построенные в масштабе.

5)Расчетные формулы.

6)Треугольники сопротивлений для цепей R , L и R , C , построенные в

масштабе.

41

7) Выводы по работе.

4.6 Контрольные вопросы

1)Объясните построение векторных диаграмм по результатам измерений.

2)Как определить параметры реальной индуктивной катушки методом трех вольтметров?

3)Запишите закон Ома для цепи R , L и для цепи R , C .

4)Что понимают под действующим значением тока?

5)Дайте определение векторной и топографической диаграмм.

6)Что понимают под треугольником сопротивлений.

7)Какую мощность измеряет ваттметр в цепи синусоидального тока?

8)Определите: Z , I , U , , Q , S . Постройте векторную диаграмму.

Исходные данные:

~u

9)Определить индуктивность катушки, если показания приборов U = 220 B, I = 12 A, частота тока ƒ = 50 Гц.

10)К конденсатору емкостью С = 15,9·10-6 Ф подведено напряжение u

=141sin(ωt-280). Определить реактивную мощность цепи, если частота ƒ=50 Гц.

11) Определите: Z , I , U , , P , S . Постройте векторную диаграмму.

Исходные данные:

~u

42

12)Дано: u = Um sin(ωt+300), i = Im sin(ωt+600). Определить угол сдвига фаз напряжения и тока.

13)Определить угловую частоту ω и частоту f синусоидально изменяющегося напряжения: u = 30 sin(157t+300), В.

14)Индуктивность катушки L = 16 мГн. Чему равно индуктивное сопротивление XL при частоте f = 50 Гц?

15)Емкость конденсатора С = 100 мкФ. Чему равно емкостное сопротивление XС при частоте f = 50 Гц?

16)Какие элементы содержит цепь, характеризуемая данной векторной

диаграммой.

I

U

17)Вольтметр показывает U =30 В. Определить показания амперметра.

R L

A

V

R=3 Ом XL =4 Ом

5 Лабораторная работа № 4. Разветвленная электрическая цепь синусоидального тока с активно-реактивными сопротивлениями

Цель работы. Экспериментально определить параметры пассивных приемников в цепях синусоидального тока при параллельном соединении. Освоить построение векторных диаграмм напряжения и токов, треугольников проводимостей.

43

5.1 Краткое описание работы. Электрические схемы опытов

В работе исследуются две электрические схемы синусоидального тока с активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузкой с параллельным соединением ветвей. По результатам опытов строятся векторные диаграммы, методом трех амперметров рассчитываются параметры катушки и конденсатора, которые сравниваются с заданными значениями.

1) В опыте 1 исследуется схема с параллельным соединением активного сопротивления и реальной катушки индуктивности (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 – Электрическая схема опыта 1

2) В опыте 2 исследуется схема с параллельным соединением активного сопротивления и реального конденсатора с потерями (рисунок 5.2).

Рисунок 5.2 – Электрическая схема опыта 2

3) Параметры элементов схемы заданы в таблице 5.1 и выбираются по номеру варианта.

44

5.2 Параметры элементов схемы

Таблица 5.1 – Параметры элементов схемы

45

5.3 Рабочее задание

5.3.1 Опыт 1

1) Соберите в EasyEDA схему с реальной катушкой индуктивности (рисунок

5.3). В качестве источника используйте источник синусоидального напряжения.

3) Сохраните схему. Включите симуляцию и снимите показания приборов.

Результаты измерений запишите в таблицу 5.2. Для отчета сделайте скриншоты экрана со схемой и показаниями приборов или сделайте экспорт схемы.

Обратите внимание, что вольтметр показывает действующее значение

напряжения источника.

Рисунок 5.3 – Cхема опыта 1 в EasyEDA

46

Таблица 5.2 – Результаты опыта 1

5.3.2 Опыт 2

1)Замените в схеме EasyEDA индуктивность на конденсатор (рисунок 5.4).

2)Установите емкость конденсатора в соответствии с вариантом

(микрофарады в EasyEDA вводятся с символом «u», например 7мкФ – это 7u,

дробные числа вводятся с точкой).

3) Сохраните схему. Включите симуляцию и снимите показания приборов.

Результаты измерений запишите в таблицу 5.3. Для отчета сделайте скриншот экрана со схемой и показаниями приборов или сделайте экспорт схемы.

Таблица 5.3 – Результаты опыта 2

47

Рисунок 5.4 – Cхема опыта 2 в EasyEDA

5.4 Обработка результатов экспериментов

По результатам измерений для каждой схемы:

1)Постройте векторную диаграмму токов и напряжений;

2)По методу трех амперметров рассчитайте параметры реальных катушки индуктивности и конденсатора и сравните их с заданными значениями;

3)Результаты вычислений занесите в таблицы 5.2 и 5.3;

4)Постройте треугольник проводимостей.

5.4.1Рекомендации к обработке результатов опытов

Векторные диаграммы строится в масштабе по измеренным токам I1, I2, I3 с

помощью циркуля. На рисунке 5.5 показано построение диаграмм для схемы с катушкой индуктивности (рисунок 5.5, а) и схемы с конденсатором (рисунок 5.5, б).

48

4)Векторные диаграммы, построенные в масштабе.

5)Расчетные формулы.

6)Треугольники проводимостей для цепей R , L и R , C , построенные в масштабе.

7)Выводы по работе.

5.6 Контрольные вопросы

1)В чем заключается суть опыта трех амперметров?

2)Постройте векторную диаграмму для параллельного соединения R и L.

Объясните порядок построения.

3)Постройте векторную диаграмму для параллельного соединения R и С.

Объясните порядок построения.

4)Как определить экспериментально параметры катушки ( RK , L ) методом

трех амперметров?

5)Как определить активные и реактивные проводимости для схем рисунка

5.3, 5.4?

6)По векторной диаграмме определить комплексную мощность, cos φ

7)Какую цепь называют параллельным колебательным контуром ?

8)Как определить полную проводимость? В каких единицах она измеряется?

9)Что такое треугольник проводимостей? Как его построить?

10)Начертите треугольник проводимостей, соответствующий представленной схеме цепи.

50