Лабораторная работа № 3
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Параллельное соединение активных
И реактивных элементов цепи
Синусоидального тока
Цель работы
Изучение пассивных двухполюсников, содержащих соединенные параллельно активные и реактивные (индуктивный, емкостный) элементы в различных сочетаниях.
Построение векторных диаграмм токов и топографических диаграмм напряжений цепей указанного топа.
Опытное определение параметров пассивных двухполюсников.
Построение треугольников проводимостей, сопротивлений, мощностей.
Изучение вопроса о повышении коэффициента мощности потребителей путем включения компенсирующих устройств.
Изучение явления резонанса токов в параллельном колебательном контуре.
Рабочее задание
1. Ознакомиться с используемым в лабораторной работе оборудованием и приборами.
2. Исследовать параллельное соединение резистора и конденсатора.
3. Исследовать параллельное соединение резистора и катушки индуктивности.
4. Провести повышение коэффициента мощности электрической цепи.
5. Исследовать резонанс токов.
6. Построить топографическую диаграмму разветвленной электрической цепи.
Методические указания
К пункту 1 рабочего задания
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Источником питания служит регулируемый источник синусоидального напряжения.
Элементами, входящими в исследуемые пассивные двухполюсники, являются резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.
Для измерения используются мультиметры и виртуальные приборы измерения (см. раздел 9).
К пункту 2 рабочего задания
ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ РЕЗИСТОРА И КОНДЕНСАТОРА
Собрать схему (рис. 3.1).
Установить величину и частотунапряжения в соответствии с заданным вариантом (номер варианта соответствует номеру бригады см. табл. 3.1).
Таблица 3.1. Варианты задания напряжения
|
№ варианта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 | |
|
U, |
В |
7 |
8 |
9 |
7 |
8 |
9 |
7 |
|
f, |
Гц |
200 |
220 |
240 |
260 |
280 |
300 |
320 |
Установить резистор и конденсатор с заданными сопротивлением и емкостью в диапазоне R=200…470 Ом и C= =0,47…1,22 мкФ.
Снять показания приборов, занести в табл. 3.2. Угол сдвига между напряжением и током измерить с использованием виртуального фазометра.
Повторить опыт при двух других значениях емкости конденсатора.
Таблица 3.2. Результаты измерений к п. 2 задания
|
Номер опыта |
C, мкФ |
R, Ом |
U, |
I, |
IG, |
IC, |
P, |
φ, град. |
|
В |
А |
А |
А |
Вт | ||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Построить векторную диаграмму токов и напряжений для каждого из опытов (на одной комплексной плоскости).Обратить внимание на изменение сдвига фаз между током и напряжением при изменении емкости конденсатора.
Для одного из режимов измерить с помощью виртуальных приборов, а также рассчитать коэффициент мощности cosφ цепи, реактивную Q и полную S мощности, активную G, реактивную Bс и полную Y проводимости исследуемого двухполюсника, построить треугольники проводимостей и мощностей. Записать в комплексной форме проводимость и мощность двухполюсника. Полученные данные занести в табл. 3.3 и сравнить их.
Векторная диаграмма для одного из опытов параллельного соединения резистора и конденсатора представлена на рис. 3.2.
Таблица 3.3. Результаты измерений и расчета
|
Параметр |
cos φ |
Q, ВАр |
S, ВА |
G, См |
Bс, См |
Y, См |
|
Измерение |
|
|
|
|
|
|
|
Расчет |
|
|
|
|
|
|
Рис.3.2. Векторная диаграмма и треугольники мощностей и проводимостей для RC цепи
При расчете использовать следующие формулы:
–коэффициент
мощности цепи;
–активная
мощность;
–реактивная
мощность;
–комплекс
полной мощности;
Активную, реактивную и полную проводимость рассчитываем по выражениям:
.
Комплексная проводимость электрической цепи
.
Треугольники мощностей и проводимостей представлены на рис. 3.2.
Определить входное сопротивление двухполюсника при его последовательной схеме замещения (активное, реактивное, полное). Записать входное сопротивление в комплексной форме. Указанные величины рассчитываются по формулам:
,
где
.
Убедитесь в правильности соотношений
.