Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Makarov_RER2

.docx
Скачиваний:
6
Добавлен:
10.04.2015
Размер:
521.27 Кб
Скачать

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

Кафедра: Теоретические основы электротехники

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

Расчетно-экспериментальная работа №2

по дисциплине «Электротехника»

Студент группы 41 Е:

_________ Макаров Г. В.

Руководитель:

_________Зверев А.Г.

Омск 2012

Цель работы:

  1. Экспериментальное и расчетное определение эквивалентных параметров цепей переменного тока, состоящих из различных соединений активных, реактивных и индуктивно связанных элементов.

  2. Применение символического метода для расчета цепей переменного тока.

  3. Расчет цепей с взаимной индукцией.

  4. Проверка баланса мощностей.

  5. Исследование резонансных явлений в электрических цепях.

  6. Построение векторных топографических диаграмм.

Опытная часть

  1. Собрать схему для определения параметров элементов цепи по методу трех приборов (вольтметра, амперметра, ваттметра) (Рисунок 1). Напряжение в схеме регулируется лабораторным автотрансформатором (ЛАТР).

Рисунок 1

Поочередно подключить к выходным зажимам 2 – 2/ схемы реостат, катушки индуктивности и конденсатор (элементы 1, 2, 3, 4 Рисунка 2). Произвести измерения напряжения U, тока I, мощности P и результаты занести в Таблицу 2.1.

Рисунок 2

  1. Присоединить к зажимам 2 – 2/ схемы последовательно включенные конденсатор, реостат, катушки индуктивности. В полученной схеме (Рисунок 3) измерить напряжение U, ток I, мощность P и результаты измерений занести в Таблицу 2.2.

Рисунок 3

  1. Определить с помощью осциллографа действующее значение тока I в цепи и занести полученное значение в Таблицу 2.2. Для этого подать на вход канала 1 осциллографа напряжение с реостата R.

  2. Определить с помощью осциллографа действующее значение напряжения на первой катушке Uк1 и занести полученное значение в Таблицу 2.2. С этой целью напряжение Uк1 подать на вход канала 2 осциллографа.

Рисунок 4 – Показания осциллографа

5. Определю с помощью осциллографа действующее значение напряжения на первой катушке UK1 и сведу полученное значение в таблицу 3.

UK1m = 8,1B

6.Определить период T, частоту тока в цепи, фазовый сдвиг между напряжением и током катушки I. Результат измерения угла занести в Таблицу 2.1.

7.Начертить схему подключения осциллографа для наблюдения кривых тока и напряжения на конденсаторе в схеме, представленной на Рисунке 4. Определить фазовый сдвиг между напряжением и током, результат занести в Таблицу 2.1.

8.Собрать схему смешанного соединения элементов (Рисунок 5) и подключить ее к зажимам 2 – 2/ схемы, приведенной на Рисунке 1. Произвести измерения токов, напряжений, активной мощности. Результаты занести в Таблицу 2.3.

Рисунок 5

9.Подключить к зажимам 2 – 2/ схемы последовательно включенные катушки индуктивности (Рисунок 6). При одном и том же напряжении провести измерения тока и активной мощности для трех случаев:

  • Согласное включение;

  • Встречное включение;

  • Отсутствие магнитной связи (М=0) – катушки разнесены или их оси перпендикулярны.

Измеренные токи, напряжения и мощности занести в Таблицу 2.4.

Рисунок 6

10.Подключить к зажимам 2 – 2/ схемы последовательно включенные катушку 1, конденсатор и реостат (Рисунок 7). Исследовать резонанс напряжений, предварительно определив из условия для входного реактивного сопротивления величину резонансной емкости .

Измерить при одном и том же входном напряжении U=40-50 В для трех значений емкости С (, , ) ток I и мощность P; фазовый сдвиг между напряжением и током (осциллографом); напряжения на участках ab, bc и ac (электронным вольтметром, подключаемым поочередно к точкам a и b, b и с, a и с). Результаты занести в Таблицу 2.5.

Рисунок 7

Рисунок 8 – Резонанс напряжений -

Рисунок 9 – Показания осциллографа при

Рисунок 10 – Показания осциллографа при

Экспериментальные данные

Таблица 2.1 – Параметры элементов

Элемент

схемы

Опыт

Расчет

Измерения

осциллографом

U,

В

I,

А

Р,

Вт

Z,

Ом

X,

Ом

R,

Ом

,

Ом

L,

Гн

С,

мкФ

,

град

, град

Реостат

35

1

35

35

35

0

Катушка 1

(№ 21)

115

1

36

114

109,2

36

0,348

72

72

Катушка 2

(№ 22)

53

1

13

53

51,4

13

0,164

75

Конденсатор

84

0,5

0

168

168

0

168е-90

19

-90

-90

Таблица 2.2 – Значения электрических величин при последовательном соединении элементов

U, В

I, А

Р, Вт

, Ом

S, В А

Q, вар

, В

Способ определения

40

0,4

15

Опыт

0,81

31,93

5,46

Расчет

0,53

37,3

Измерения осциллографом

Таблица 2.3 – Значения электрических величин при смешанном соединении элементов

U, В

U1, В

I, А

I1, А

I2, А

, Ом

Р, Вт

S, В А

Q, вар

Способ

Определения

90

75,4

0,4

0,38

0,8

22

Опыт

53,87

0,78

0,78

0,47

115,02

119,76

70,2

53,45

Расчет

Таблица 2.4 – Параметры элементов

Вид включения катушек

U, В

I, А

Р, Вт

Zэ, Ом

Rэ, Ом

Xэ, Ом

Lэ, Гн

,

град

Способ определения

Согласное

70

0,3

5

Опыт

По опытным данным

0,4

7,84

233,3

55,5

226,6

0,72

76,23

Расчет

Встречное

35

0,3

4

Опыт

По опытным данным

0,2

1,96

116,6

44,4

107,82

0,34

67,5

Расчет

М=0

51

0,3

5

Опыт

По опытным данным

0,3

4,41

170

55,5

160,7

0,51

71

Расчет

Таблица 2.5 – Значения электрических величин при резонансе напряжений

С, мкФ

U, В

I, А

Р, Вт

Uab, В

Ubc, В

Uac, В

, град

Примечание

расчет

Измерение осциллографом

32

30

49

14

12

18

30

17,67

18

37

30

49

14

13

17

30

0

0

41,5

30

49

14

14

16

30

135,77

144

Расчетная часть

  1. По измеренным значениям U, I, P Таблицы 2.1 для каждого элемента определяем полное Z, активное R, реактивное X сопротивления, угол сдвига фаз между напряжением и током, параметры реактивных элементов L и C.

Сопротивления элементов цепи находятся из соотношений:

; ; .

Абсолютное значение угла сдвига фаз между напряжением и током определяется по формуле:

.

При этом для индуктивных элементов >0, для емкостных - <0.

Период Т, угловая частота w и частота связаны соотношением:

; .

1. Ом, ;

2.,; Гн; Ом, , .

3. , , , , .

4. , , ,

По значениям R, R1, XL1, R2, XL2, R3, Xc определяем комплексное входное сопротивление при последовательном соединении элементов (Рисунок 2). Приняв начальную фазу приложенного напряжения U равной нулю, символическим методом определяем ток , полную S, активную P и реактивную Q мощности, а также напряжение на зажимах первой катушки.

,

В,

A,

А

=

Результаты расчетов заносятся в Таблицу 2.2.

  1. По значениям R1, XL1, R2, XL2, R3, Xc определяем комплексное входное сопротивление при смешанном соединении элементов (Рисунок 2). Приняв начальную фазу приложенного напряжения U равной нулю, символическим методом определяем токи ветвей , , и напряжение на параллельно включенных элементах 3 и 4. Рассчитать полную S, активную P и реактивную Q мощности, составить баланс мощностей.

=

,

Ом,

, =,

, =+=,

=+=,

=+=,

=,

=+=,

, ,

А,

=,

, А

, А.

=

.

Результаты расчетов заносятся в Таблицу 2.3.

  1. По опытным данным (Таблица 2.4) определить эквивалентные параметры (,,,) и угол сдвига фаз между напряжением и током для трех видов включения катушек:

А) согласное;

Б) встречное;

В) отсутствие магнитной связи.

А)

; ; ; .

Б) ;

;

;

; .

В) ;

;

;

; .

  1. Определить взаимную индуктивность М и коэффициент связи К по выражениям:

;

.

  1. По значениям R1, XL1, R2, XL2, R3, М, приняв начальную фазу напряжения U равной нулю, определить для трех видов включения индуктивно связанных катушек символическим методом ток и активную мощность Р.

Согласное включение

Рисунок 11 – Согласное включение катушек

;

;

;

.

Встречное включение

Рисунок 12 – Встречное включение катушек

;

;

.

Отсутствие магнитной связи

Рисунок 13 – Отсутствие магнитной связи

;

;

.

Результаты расчетов занести в Таблицу 2.4.

  1. Построить векторные топографические диаграммы напряжений и показать на них токи для последовательного и смешанного соединений элементов, а также трех видов включения индуктивно связанных катушек. Угол сдвига фаз между напряжением и током принимаем равным -900.

Рисунок 14 – Векторная топографическая диаграмма напряжений для последовательного включения элементов.

;

;

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]