Вятский Государственный Гуманитарный Университет

“ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА”

Отчет по лабораторной работе № 1

Выполнил: Ершов Дмитрий Анатольевич

Группа Ф-31/1.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Практическое ознакомление с простейшими цепями однофазного переменного тока, измерение основных электрических величин - напряжений, токов, мощности; исследование явлений резонанса в неразветвленных и разветвленных цепях.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА: [1] глава 2; [2] главы 2, 3; [3] §§ 1.1—1.17; [4] глава 2.

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: ЛАТР с вольтметром, реостат, катушка индуктивности, батарея конденсаторов, ваттметр, 3 вольтметра, 4 амперметра.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1. Записать паспортные данные используемых приборов.

Рисунок 1.1

2. Измерение мощности, потребляемой активной нагрузкой. Собрать цепь по схеме рис. 1.1.

Таблица 1.1
I	U	P=UI	Pw	, %
0,8	70	28	13	54
1	90	45	20	56
1,25	110	68,75	29	58
1,475	130	95,875	40	58
1,65	150	1 23,75	51	59

Для пяти различных значений нагрузки измерить ток, напряжение, мощность. Результаты измерений занести в таблицу 1. 1.

Сравнить в каждом случае мощности, полученные методом вольтметра и амперметра P = IU и путем непосредственно измерения ваттметрам P_W, рассчитать относительные погрешности.

3. Изучение разветвленной цепи переменного тока.

Собрать цепь по схеме рис. 1.2.

Рисунок 1.2

Изменяя с помощью батареи конденсаторов величину емкости С от 0 до 40мкф ступенями через 5 мкф, измерить для каждого случая напряжение U, мощность P_W, токи I₀, I_R, I_L, I_C.Результаты измерений занести в таблицу 1. 2.

С	U	Pw	Io	Ir	IL	Lc
0	100	20	39	35	5	0
5	100	20	39	35	5	2
10	100	21	40	36	6	13
15	100	21	41	36	6	17
20	100	21	45	36	6	21
25	100	21	47	36	6	30
30	100	21	51	36	6	37
35	100	21	54	36	6	42
40	100	21	61	36	6	52

Таблица 1.2.

По данным таблицы построить график зависимости I₀ от С.

Построить векторные диа­граммы для случая резонанса токов (параллельный ре­зонанс) I_C = I_L, и двух случаев, дале­ких от резонанса (I_C < I_L и I_C > I_L).

График 1.2.

4. Изучение последовательной цепи переменного тока.

Собрать цепь по схеме рис. 1. 3

Рисунок 1.3.

Изменяя с помощью батареи конденсаторов величину емкости C от 0 до 40 мкф ступенями через 5 мкф, измерить для каждого случая мощность P_W, ток I н напряжения U₀, U_R, U_L, U_C. Результаты измерений занести в таблицу 1.3.

Таблица 1.3
	С	U	Pw	Io	Ur	UL	Uc
	0	150	0	0	0	0	140
	5	150	3	5	0	120	210
	10	150	15	33	90	200	220
	15	150	18	36	105	205	200
	20	150	14	31	90	200	100
	25	150	11	26	90	190	50
	30	150	7	18	90	170	0
	35	150	6	17	90	160	0
	40	150	5	15	90	160	0

По данным таблицы построить график зависимости U_R от С.

Построить векторные диаграммы для случая резонанса напряжений (последовательный резонанс) U_C = U_L, и двух случаев, далеких от резонанса U_C > U_L и U_C < U_L.

Рисунок 1.3.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

12. Для чего производится компенсация сдвига фаз между током и напряжением в цепи переменного тока?

Важнейшим условием рационального использования электроэнергии является полная загрузка электродвигателя и недопущения его работы на холостом ходу, для чего и производится компенсация сдвига фаз между током и напряжением. Следовательно неправильный выбор типа двигателя и его мощности приводит к понижению значения cos. Одним из наиболее распространенных способов искусственного повышения cos это подключение параллельно двигателю конденсатора.

3. Что произойдет с показаниями ваттметра, если в цепи (опыт 1) поменять местами или концы токовой обмотки (I и I^*) или обмотки напряжения (U и U^*), и почему?

Если поменять местами концы токовой обмотки, то мощность, измеренная ваттметром, будет равна сумме мощностей нагрузки R и параллельной цепи ваттметра, так как , где R_U – сопротивление параллельной цепи ваттметра. Если же поменять местами обмотки напряжений, то появляются погрешности за счёт электростатического взаимодействия обмоток и возникает опасность пробоя обмоток, так как в этом случае потенциалы концов обмоток значительно отличаются друг от друга.

Г

4