Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теоретические основы электротехники. Учебно-методическое пособие для СПО
.pdf
Значения
K
U
1
cos
ϕ
= ⋅
1
sin
L
ϕ
= ⋅
2 2
(2 )
Z R f L
2 2
(2 )
Z R f L
L R
A
V
~
k
R и
X
могут быть определены из векторной диаграммы и по
L
-
другому. Сначала определяют действующее значение комплексного сопротивле
ния реальной катушки индуктивности
Далее используя формулы системы
:
ZI=
L
(4.16)
.
определяют значения
R и
XL:
R Z
где
φ
–
угол между векторами тока
1
транспортиром на векторной диаграмме, рисунок
,
X Z
I и
4.9.
,
напряжения
U
,
измеряемый
k
4.2.4.3 Метод двух частот
-
Для определения параметров реальной катушки индуктивности методом
двух частот собирают схему, как показано на рисунке
показаний амперметра
решая систему из двух уравнений
I и
вольтметра
U
(4.18)
при двух разных частотах
получают искомые значения
e
Рисунок
тивности методом двух частот
4.10 –
Схема опыта по определению параметров катушек индук
4.10.
Производят измерение
f
и
f
,
2
затем
XL.
1
R и
,
-
U
1
f
= = + ⋅
1
f
I
1
f
U
2
f
f
= = + ⋅
I
f
π
2
2
π
(4.18)
41
4.3 Описание лабораторной установки
L
R
R
AVW
*
k
C
В качестве источника питания в работе используется генератор низкочас
тотный Г
индуктивности с параметрами
3-123. На
панели стенда имеется активное сопротивление
R
, L ,
L
служит амперметр переменного тока М
ся мультиметр ВР
носной ваттметр
-11А.
.
Для измерения активной мощности используется пере
4.4 Рабочее задание
4.4.1
ходного напряжения
Собрать электрическую цепь, рисунок
400 Гц, а
*
выходное напряжение в пределах
магазин емкостей
42300, в
качестве вольтметра использует
4.11.
Установить частоту вы
R1,
C .
Для измерения токов
10-25 В .
катушка
-
-
-
-
e
~
Рисунок
4.11 –
Электрическая схема исследуемой цепи
4.4.2 К
зажимам
1-2
цепи подключить активное сопротивление
проверки схемы преподавателем включить генератор
и записать их в таблицу
4.4.3
рисунка
Отключив источник питания, заменить в электрической цепи схемы
4.11
активное сопротивление
нераторе напряжение
4.1.
10 – 25 В,
R
на
1
конденсатор
снять показания приборов и занести в таблицу
R
1.
.
Снять показания приборов
С .
Установив на ге
После
-
4.1.
42
Таблица
4.1 –
Результаты измерений и вычислений параметров активного сопро
-
тивления
,
конденсатора и реальной катушки индуктивности
Активное
сопротивле
ние
-
Конденсатор
Реальная ка
тушка ин
-
-
№
опыта
Эксперимент Расчет
f I P U Z R
Гц
А Вт В Ом Ом Ом Гн Ф град
X L C φ
1 - - -
2
- -
3 400
-
дуктивности
4 1000 -
4.4.4
рисунка
Отключив источник питания, заменить в электрической цепи схемы
4.11
конденсатор
С на
реальную катушку индуктивности. Подключив
генератор в электрическую цепь, снять показания приборов при изначально вы
ставленной
сти
в
4.4.5
частоте выходного напряжения f1 =
таблицу
4.1.
400 Гц.
Данные приборов зане
Изменить частоту выходного напряжения, выставив значение f2 =
1000
Гц. Измерить значения тока в цепи и напряжения на реальной катушке индуктив
ности. Данные приборов занести
4.4.6
Последовательно соединить резистор
в
таблицу
4.1.
R
и
реальную катушку индук
1
-
-
-
-
тивности, рисунок
и катушке индуктивности. Данные занести в таблицу
4.12.
Измерить входное напряжение, напряжения на резисторе
4.2.
43
L
R
R
V
V
R
k
k
e
~
V
Рисунок
4.12 –
Электрическая схема для определения параметров реальной
катушки по методу трех вольтметров
Таблица
метров
4.2 –
Определение параметров реальной катушки по методу трех вольт
Эксперимент Расчет
f U U
R1
U
k
R
-
1
Z
k
Rk XL L φ
k
Гц
В
В
В
Ом
Ом
Ом
Ом
Гн
4.5 Обработка результатов опытов
4.5.1
тушки индуктивности используя результаты эксперимента п.п
занести их в строки
4.5.2
двух частот, используя результаты эксперимента в п.п
строку
4
Рассчитать параметры активного сопротивления, конденсатора и ка
. 4.4.2, 4.4.3, 4.4.4 и
1, 2, 3
таблицы
4.1,
соответственно
.
Рассчитать параметры реальной катушки индуктивности по методу
таблицы
. 4.4.4 и 4.4.5, и
4.1.
Сравнить полученные результаты с результатами, записан
занести их в
град
-
-
ными в строке
4.5.3
3.
Используя
экспериментальные данные опыта п
. 4.4.6
построить век
торную диаграмму напряжений, по которой рассчитать параметры реальной ка
-
-
44
тушки индуктивности по методу трех вольтметров. Полученные данные занести в
таблицу
с результатами, записанными в строке
4.2.
4.5.4
Сравнить рассчитанные параметры реальной катушки индуктивности
3
таблицы
Используя экспериментальные данные п.п
4.1.
. 4.4.2, 4.4.3, 4.4.4
ить векторные диаграммы напряжений на активном сопротивлении
торе
С,
реальной катушке индуктивности
4.5.5
Используя экспериментальные данные п
ник сопротивлений и мощностей для исследуемой цепи
L.
. 4.4.6
.
построить треуголь
4.6 Контрольные вопросы
1.
Расскажите о свойствах активного, индуктивного и емкостного элементов
в цепи синусоидального тока
.
R
1
постро
,
конденса
-
-
-
2.
Объяснить построение векторных диаграмм напряжений по результатам
измерений
.
3.
Запишите закон Ома для цепи
щих значений и в комплексной форме
4.
Что понимают под действующим значением тока
5.
Какими эквивалентными схемами замещения можно заменить реальную
катушку индуктивности
6.
Что такое коэффициент мощности
7.
Дайте определение векторной и топографической диаграммам
8.
Что понимают под треугольником сопротивлений
9.
Какую мощность измеряет ваттметр в цепи синусоидального тока
10. По
каким мощностям составляется баланс мощности
?
.
R, L
?
и
для цепи
R , C
?
.
для действую
.
?
-
?
11.
Как определяется знак угла
φ ?
45
5 Лабораторная работа № 5. Исследование разветвленной
L
LCC
i
i
u
j
U Ue
ψ
=
2
m
U
электрической цепи синусоидального тока
5.1 Цель работы: исследовать цепь с параллельным соединением прием
ников при различном характере их сопротивлений
5.2 Краткие теоретические и практические сведения
5.2.1 Параллельное соединение резистора, катушки индуктивности,
конденсатора
Разветвленная цепь, состоящая из параллельно соединенных резистора
тушки индуктивности, конденсатора, в соответствии с рисунком
ется тем, что каждый элемент ее находится под одним и тем же напряжением
мгновенное значение которого изменяется по синусоидальному закону
u = Um· sin (ωt+
ψ
u
.
).
5.1,
характеризу
, ка-
-
-
,
форме
i
R
i
R
Рисунок
5.1 –
Электрическая схема параллельного соединения
R, L, C
Запишем комплексное значение приложенного напряжения в показательной
:
;
где
U =
46
Определим по закону Ома токи в активном сопротивлении, катушке индук
I U gU
R R
1
R
=
I j U jb U Y U
= = − ⋅ = − = ⋅
1
L
ω
90
o
L L L
I j С U jb U Y U
= = ⋅ ⋅ = ⋅ = ⋅
C
b C
ω
=
0
90
C C C
R L C L С L С
I I I I U g jb jb U g j b b U g jb U Y
⋅
= + + = − + = − − = − = ⋅
I Y U
⋅
= ⋅
-
тивности, в ветви с конденсатором
= = ⋅ =
R
g
где
-
активная проводимость резистора
U
L L L
jX L
L
b
где
Y jb b e
ности
=
L
-
= − = ⋅
.
реактивная проводимость катушки индуктивности
j
−
–
комплекс реактивной проводимости катушки индуктив
U
:
1
,
.
1
,
ω
,
-
U
где
- реактивная
Y jb b e= = ⋅
По
первому закону Кирхгофа определяем ток в неразветвленной части схе
мы
:
С С C
j
jX
−
С
проводимость конденсатора
–
комплекс реактивной проводимости конденсатора
( ) ( ( )) ( )
ω
,
;
-
, (5.1)
где
b = bL – b
если
b > 0 , то
если
b < 0, то
-
реактивная проводимость
C
цепь носит индуктивный характер
цепь носит емкостной характер
,
,
;
47
j
Y g jb Y e
ϕ
⋅
−
= − = ⋅
+1
+
j
2 2
Y g b
= +
b
arctg
g
-
комплексное значение проводимости всей цепи
.
Уравнение
соединением
5.2.2 Треугольник проводимостей
Рисунок
.
5.2 –
(5.1) –
закон Ома в комплексной форме для цепи с параллельным
q
y
Треугольник проводимостей
в
Формулы перехода от алгебраической формы записи комплексного значе
ния полной проводимости к показательной
ϕ
Формулы обратного перехода
=
:
g = Y · cos
b = Y · sin
5.2.3 Векторная диаграмма
-
:
.
ϕϕϕϕ
ϕϕϕϕ
.
Построим векторную диаграмму
Диаграмму начинаем строить относительно вектора напряжения, так как при па
для параллельного соединения
R, L, C.
-
48
раллельном соединении напряжение на каждом элементе будет равным, а скла
U
I
I
+
j
C
L
-
дывать будем вектора токов, на основании первого закона Кирхгофа, рисунок
I
R
U
+1
I
Рисунок
5.3 -
Векторная диаграмма
5.2.4 Параллельное соединение резистора и реальной катушки
индуктивности
5.3.
Рисунок
реальной катушки индуктивности
5.4 -
Электрическая схема параллельного соединения резистора и
Для экспериментального определения параметров катушки
(
RК , L
) в
дан
ной работе предлагается воспользоваться методом трех амперметров (методом за
сечек
ток в катушке индуктивности
оси абсцисс откладывается по направлению вектора напряжения
через активное сопротивление
).
При этом методе измеряют три тока: ток
I
и
общий ток
2
I .
в
активном сопротивлении
Зная эти три тока, можно построить векторную диаграмму
I
.
Делая засечки циркулем из концов этого векто
1
,
рисунок
U
I
5.5. По
вектор тока
1
49
-
-
,
-
ра
I
⋅
2
I
⋅
+1
+
j
(
точки
О и А )
радиусами, равными токам
I и
I
,
соответственно, опре
2
-
деляют точку пересечения. Найденную точку пересечения соединяют с точками
О
и
плексной плоскости
А,
тем самым определяя истинное положение векторов
.
О
I
а)
А
2
I
2
1
UI
и
на
ком
Рисунок
5.5 –
Векторная диаграмма
-
Измерив транспортиром угол
индуктивности
–
активное сопротивление катушки индуктивности
–
индуктивное сопротивление катушки индуктивности
где
Z
определяется по результатам эксперимента, а именно
К
φ
,
определяют параметры реальной катушки
2
:
:
:
:
Значение индуктивности определяется по формуле
:
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]