Добавил:
Adel_Mid
pod_dzenom@list.ru
Помогаю с обработкой лабораторных, домашками по электротехнике и матанализу. rnTg: @pod_dzenom
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Для экзамена (билеты, литература) / Электротехника_Лабораторный_практикум_ЛР14
.pdf
61
2.6. Повторить измерения по п.2.2-2.3 подсоединив к выходу ИМФ, вме-
V
ИМФ
R
L
C
I
φ
P
Q
ФГ
Рисунок 1 - Схема опытного определения параметров цепи
Параметры
Вариант
1 2 3 4 5 6 7
8
U1, В
5 6 7 5 7 6 5
6
f, Гц
40
50
60
50
50
40
60
60
R, Ом
68
82
100
82
82
100
100
68
Положение
переключателя С
2 3 4 5 6 7 8
9
Элемент
Результаты измерений
Результаты расчёта
U, В I,
мА
P,
Вт
Q,
ВАр
φ,
град
Z,
Ом
R,
Ом
X,
Ом
L,
Гн
С,
мкФ
Дроссель
Конденсатор
Резистор
сто переключаемого конденсатора, заданный по варианту в табл. 1 резистор R.
Результаты измерений занести в табл.2.
Убедиться, что для резистивных элементов результаты измерений тока не
зависят от частоты (при U=const).
Таблица 1
Варианты исходных данных
Таблица 2
Определение параметров элементов при частоте f=… Гц
62
Таблица 3
f, Гц
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Дроссель
I, мА
XL, Ом
Конденсатор
I, мА
XC, Ом
22
,X Z R
;
U
Z
I
Зависимость сопротивления реактивных элементов от частоты
при U=4 В
3. Расчеты и построения
3.1. По результатам измерений рассчитать, используя краткие теоретические сведения в разделе 2 методических указаний, полное сопротивление Z каждого элемента. Рассчитать его активную R и реактивную X составляющие
двумя способами – используя измеренные мощности P и Q или измеренный
угол фазового сдвига φ. В случае расхождения результата расчёта разными методами определить для дальнейших расчётов среднее значение параметра. Рассчитать индуктивность L, емкость C, сопротивление R. Результаты расчёта занести в табл.2.
3.2. Записать полные сопротивления в комплексном виде - как в алгебраической, так и в показательной форме. При записи в комплексной форме учитывать знак фазового сдвига.
3.3. Построить векторные диаграммы тока и напряжения для резистора,
дросселя и конденсатора. Выбрать удобный масштаб для векторов напряжения
и тока. Указать выбранные масштабы на векторных диаграммах.
3.4. Построить временные диаграммы напряжения и тока для каждого
элемента с учётом фазового сдвига тока относительно напряжения.
3.5. По данным табл.3 рассчитать при разных частотах f и записать в таблицу реактивные сопротивления XL и XC:
где
R - активное сопротивление реактивного элемента из табл. 2.
Построить график зависимости XL и XC от f.
4. Содержание отчета
4.1. Титульный лист.
63
4.2. Наименование и цель работы.
4.3. Электрическая схема опытов.
4.4. Таблица с результатами опытов и вычислений.
4.5. Расчетные соотношения, численные расчёты, запись сопротивлений в
комплексной форме.
4.6. Векторные диаграммы для резистора, дросселя и конденсатора.
4.7. Временные диаграммы элементов.
4.8. Зависимости XL и XC от f.
4.9. Подготовиться к ответам на контрольные вопросы.
5. Контрольные вопросы
5.1. Какие величины характеризуют синусоидальные токи и напряжения?
5.2. Каков физический смысл понятий Ампер, Вольт, Ом?
5.3. Что такое сдвиг по фазе между напряжением и током, чем он обусловлен у индуктивности и емкости; почему он отсутствует у сопротивления?
5.4. В чем смысл и преимущество замены синусоидальных функций комплексными числами и соответствующими векторами на комплексной плоскости?
5.5. Как аналитически выражаются векторы на комплексной плоскости с
помощью комплексных чисел в показательной и алгебраической форме?
5.6. Что такое «активное сопротивление», «реактивное индуктивное сопротивление», «реактивное емкостное сопротивление»? Как они обозначаются
и вычисляются?
5.7. Как формулируется закон Ома для каждого элемента в вещественной
и комплексной форме?
5.8. Как экспериментально определить величины сопротивлений резистора и конденсатора?
5.9. В чём особенность экспериментального определения полного сопротивления дросселя и его составляющих?
5.10. Объясните физический смысл понятий «активная» и «реактивная»
мощность каждого элемента; проиллюстрируйте данными из табл.2.
5.11. Какая взаимосвязь между величинами полной, активной и реактивной мощностями?
5.12. Что такое «коэффициент мощности», и какие свойства цепи он определяет?
Моделирование лабораторной работы в Multisim 14.0
Для моделирования и измерения в электронной лаборатории Multisim
14.0 необходимо собрать электрическую схему в соответствии с рис.2. Для это-
го после запуска электронной лаборатории в панели компонентов выбрать:
64
1. «Place source» с пиктограммой , далее выбрать «POWER SOURCES» затем
«AC_POWER» или , нажать «ОК». Зафиксировать положение источника постоянного напряжения на рабочей панели с помощью левой клавиши мыши. Нажать правой клавишей мыши на источник переменного напряжения V1,
выбрать «Properties» и установить значение напряжения во всплывающей
вкладке в соответствии с вариантом таблицы 1 и частоту 50 Гц(рис.2).
2. «Place Basic» с пиктограммой далее выбрать «RESISTOR», нажать
«ОК» Зафиксировать положение резистора R1, R2, R3, R4 на рабочей панели с
помощью левой клавиши мыши в соответствии с топологией схемы рис.2. Нажать правой клавишей мыши на резисторы R1, R2, R3, R4 поочередно, выбрать
«Properties» и установить значение сопротивления во всплывающей вкладке в
соответственно 68, 15, 1, 1 Ом (рис.2). Резистор R2=15 Ом имитирует активное
сопротивление катушки индуктивности, R3=R4=1Ом являются шунтами для
определения сдвига фаз между током и напряжением на элементах схемы. На
них напряжение имеет туже фазу, что и ток. Это связано с тем, что «BODE
PLOTTER» может измерять фазовый сдвиг только между двумя напряжениями.
3. «Place Basic» с пиктограммой далее выбрать «INDUCTOR» Зафиксировать положение индуктивности L1 на рабочей панели с помощью левой клавиши мыши в соответствии с топологией схемы рис.1. Нажать правой клавишей
мыши на индуктивность L1, выбрать «Properties» и установить значение индуктивности 0.28 Гн во всплывающей вкладке (рис.2)
Чтобы повернуть элемент необходимо нажать на него правой кнопкой мыши и
выбрать опцию вращения «Rotate 900 clockwise».
4. «Place Basic» с пиктограммой далее выбрать «CAPACITOR». Зафиксировать положение конденсатора С1 на рабочей панели с помощью левой клавиши мыши в соответствии с топологией схемы рис.1. Чтобы повернуть эле-
65
мент необходимо нажать на него правой кнопкой мыши и выбрать опцию вра-
Вариант
1 2 3 4 5 6 7
8
С, мкФ
15
20
25
30
35
45
55
65
щения «Rotate 900 clockwise».
Нажать правой клавишей мыши на конденсатор С1, выбрать «Properties»
и установить значение емкости во всплывающей вкладке в соответствии с вариантом из табл. 4.
Таблица 4
Величина емкости конденсатора
5. «Place Indicator» далее «VOLTMETER» и «VOLTMETER_H», нажать
«ОК». Зафиксировать положение вольтметров U2, U3, U4 на рабочей панели с
помощью левой клавиши мыши в соответствии с топологией схемы рис.2. Чтобы изменить положение выводов вольтметров необходимо нажать на него правой кнопкой мыши и выбрать опцию вращения «Rotate 900 clockwise».
6. «Place Indicator» далее выбрать «AMMETER» и «AMMETER_H», нажать
«ОК». Зафиксировать положение амперметра U1 на рабочей панели с помощью
левой клавиши мыши в соответствии с топологией схемы рис.2.
7. «BODE PLOTTER» -пиктограмма в правом столбце интерфейса 6-я сверху. Зафиксировать положение «BODE PLOTTER» на рабочей панели с помощью левой клавиши мыши. Двойной щелчок по «BODE PLOTTER» открывает
экран для определения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик.
Выбрать фазочастотную характеристику «Phase». Выбрать наблюдение характеристики в линейном масштабе «Lin» как по частоте «Horisontal» в диапазоне
0-100 Hz, так и по амплитуде в градусах «deg» в диапазоне для идуктивности 01000, для емкости -100-00. По частоте вертикальную метку установить на зна-
чение 50 Гц. В позициях ниже экрана будут высвечиваться показания частоты и
сдвига фаз в градусах. Вход «IN» подключается на шунт соответствующего
66
элемента, а вход «OUT» - на выход источника переменного напряжения «V1».
Шунтом для индуктивности служит ее резистивное сопротивление R2=15 Ом
8. «Place Basic» с пиктограммой далее выбрать «SWITCH» и «DIPSW1»
Зафиксировать положение ключей S1, S2, S3 на рабочей панели с помощью левой клавиши мыши в соответствии с топологией схемы рис.2. Замыкание и
размыкание ключей осуществляется с помощью нажатия левой клавиши мыши
на соответствующем ключе.
8. Соединить все элементы схемы с помощью левой клавиши мыши, нажимая
на выводы элементов и фиксируя нажатием.
9. «Place source» с пиктограммой , далее выбрать «POWER SOURCES» затем
«GROUND» , нажать «ОК», заземлить схему. В противном случае она работать не будет – это обязательное условие.
10. Номиналы и свойства элементов установить путем нажатия правой клавиши
мыши, выбирая «Properties» и установив значение параметра.
11. Нажать на пиктограмму «Run(F5)» для запуска моделирования (S2разомкнут, S1, S3- замкнуты) . На экране появится относительная фазочастотная «φL(f)» зависимость (рис.2). Остановить моделирование нажатием
пиктограммы «Stop» . По частоте вертикальную метку установить на значение частоты 50 Гц. ( для схемы примера φ=79,690). Результат измерений записать в табл. 2
12. Изменять частоту источника напряжения «V1» через 10 Гц в диапазоне 10120 Гц фиксируя показания амперметра «U1» и вольтметра «U3». Результаты
занести в табл.3 (для катушки дросселя L).
15. Замкнуть ключ S2 и разомкнуть ключ S3 (ключ S1 тоже замкнут) рис.3.
16. Выбрать фазочастотную характеристику «Phase» «BODE PLOTTER». Выбрать наблюдение характеристики в линейном масштабе «Lin» как по частоте
«Horisontal» в диапазоне 0-100 Hz, так и по амплитуде в градусах «deg» в диапазоне для емкости -100-00.
67
17. Нажать на пиктограмму «Run (F5)» для запуска моделирования. На экране появится относительная фазочастотная «φс(f)» зависимость. Остановить
моделирование нажатием пиктограммы «Stop» . По частоте вертикальную
метку установить на значение частоты 50 Гц. (для схемы примера φ= - 89,150).
Результат измерений записать в табл. 2
18. Изменять частоту источника напряжения «V1» через 10 Гц в диапазоне 10120 Гц фиксируя показания амперметра «U1» и вольтметра «U4». Результаты
занести в табл.3 (для конденсатора С).
19. Замкнуть ключи S2 и S3, разомкнуть ключ S1 рис.4.
20. Выбрать фазочастотную характеристику «Phase» «BODE PLOTTER». Выбрать наблюдение характеристики в линейном масштабе «Lin» как по частоте
«Horisontal» в диапазоне 0-100 Hz, так и по амплитуде в градусах «deg» в диапазоне для емкости -100-+1800.
21. Нажать на пиктограмму «Run (F5)» для запуска моделирования. На эк-
ране появится относительная фазочастотная «φR(f)» зависимость. Остановить
моделирование нажатием пиктограммы «Stop» . По частоте вертикальную
метку установить на значение частоты 50 Гц. ( для всех частот φ= 00). Результат
измерений записать в табл. 2.
22. Изменять частоту источника напряжения «V1» через 10 Гц в диапазоне 10120 Гц фиксируя показания амперметра «U1» и вольтметра «U2». Убедиться,
что показания приборов не меняются от частоты.
68
Рисунок 2 – Зависимость сдвига фаз между напряжением и током на индуктивности от
частоты
69
Рисунок 3 – Зависимость сдвига фаз между напряжением и током на емкости от частоты
70
Рисунок 4 – Зависимость сдвига фаз между током и напряжением на сопротивлении от
частоты
Соседние файлы в папке Для экзамена (билеты, литература)