Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України „КПІ”

Кафедра обчислювальної техніки

Лабораторна робота №6

ПОСЛІДОВНЕ, ПАРАЛЕЛЬНЕ ТА МІШАНЕ СПОЛУЧЕННЯ

ЕЛЕМЕНТІВ ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА СИНУСОЇДНОГО СТРУМУ

Виконав

студент групи ІО-11,

ФІОТ

Дубінський Є.В.

Прийняв

Голубов О.Ю.

Київ 2012

Мета роботи:

1) навчитися виміряти напруги, струми кути зсуву фаз, потужності тощо в електричних колах синусоїдного струму;

2) навчитись визначати активні, реактивні та повні опори і провідно-сті, кути зсуву фаз;

3) підтвердити уявлення про активну, реактивну і повну по­тужності, зв'язок між ними, навчитись складати баланс потужнос­тей;

4) навчитись будувати суміщені векторні діаграми струмів та напруг електричних кіл синусоїдного струму.

Робоче завдання

1. Скласти електричне коло (рис.1) з послідовним сполученням споживачів.

Рис.1

2. Підготувати до роботи прилад для виміру кута зсуву фаз між напругою та струмом (це може бути осцилограф, який слід відпо­відним чином відкалібрувати, або фазометр).

3. Виконати виміри струму, напруг і кутів зсуву фаз для кожного споживача окремо, а також на вхідних затискачах електричного кола. Результати вимірів занести в таблицю 1.

Таблиця 1

I	U	UR	UL	UC		R	L	C	P	PR	PL	PC
52	20,27	9,97	6,43	16,6	-39,5	0	52,1	-89,6	0,813	0,518	0,205	0,006

4. Скласти баланс активних потужностей для досліджуваного нерозгалуженого електричного кола.

5. Скласти електричне коло (рис.2) з паралельним сполученням

споживачів.

Рис.2

6. Виконати виміри струмів, напруги і кутів зсуву фаз для кожного споживача окремо, а також на вхідних затискачах електричного кола. Результати вимірів занести в таблицю 2.

Таблиця 2

U	I	IR	IL	IC					P	PR	PL	PC
19,66	178	86	134	196	18,6	0	53	-84	3,317	1,691	1,585	0,403

7. Скласти баланс активних потужностей для досліджуваного електрич­ного кола.

8. Скласти спочатку електричне коло, за схемою рис.3, а потім – за схемою рис.4.

Рис.3

Рис.4

9. Виконати виміри струмів, напруг і кутів зсуву фаз для кожного споживача окремо, а також на вхідних затискачах електричного кола. Результати вимірів занести в таб­лицю 3

Таблиця 3

№	U	UR	UL	UC	І	ІR	ІL	ІC					P	PR	PL	PC
3	20	13,31	9	14,3	82	68	80	44	3	0	57	-89	1,638	0,905	0,392	0,012
4	20,25	5,65	5,92	22	67	28	45	67	-70	0	53	-87	0,464	0,158	0,160	0,077

10. Скласти баланс активних потужностей для обох досліджуваних кіл.

11. За даними вимірів п.3 визначити активні, реактивні та повні опо-ри, а також комплексні опори окремих спо­живачів і всього кола. Результати розрахунків занести в таблицю 4.

Таблиця 4

Споживач	П а р а м е т р и
	R	X	Z		Z
Резистор	191,7	0	191,7	0	191,7+j0
Індуктивна котушка	76	97,6	123,7	52.1	76+j97,6
Конденсатор	2,23	-319,2	319,2	-89.6	2,23-j319,2
Все коло	300,8	-248	389,8	-39.5	300,8-j248

12. Для електричного кола рис.1 побудувати суміщену векторну діаграму струму та напруг.

13. За даними вимірів п.6 визначити активні, реактивні та повні про-відності, а також комплексні провідності окремих споживачів і всього кола. Результати розрахунків занести в таблицю 5.

Таблиця 5

Споживач	П а р а м е т р и
	G	B	Y		Y
Резистор	0,0052	0	0,0052	0	0,0052+j0
Індуктивна котушка	0,005	-0,0064	0,0081	53	0,005-j0,0064
Конденсатор	2,189	0,0031	2,189	-84	2,189+j0,0031
Все коло	0,002	0,0016	0,0026	18,6	0,002+j0,0016

14. Для електричного кола рис.2 побудувати суміщену векторну діаграму струмів та напруги.

15. За даними вимірів п.9 визначити активні, реактивні та повні опори, а також комплексні опори окремих спо­живачів і всього кола. Результати розрахунків занести в таблицю 6.

Таблиця 6

Схема	Споживач	П а р а м е т р и
		R	X	Z		Z
Рис.3	Резистор	195,74	0	195,74	0	195,74+j0
Рис.4		201,8	0	201,8	0	201,8+j0
Рис.3	Індуктивна котушка	61,27	94,35	112,5	57	61,27+j94,35
Рис.4		79,2	105,1	131,6	53	79,2+j105,1
Рис.3	Конденсатор	5,67	-325	325	-89	5,67-j325
Рис.4		17,19	-328	328,4	-87	17,19-j328
Рис.3	Все коло	243,57	12,76	243,9	3	243,57+j12,76
Рис.4		103,36	-283,98	302,2	-70	103,36-j283,98

16. Для електричних кіл рис.3 та 4 побудувати суміщені векторні діаграми напруг та струмів.

17. За результатами дослідів п.п. 3, 6, 9, визначити серед­ні величини опорів резистора, індуктивної котушки та конденса­тора і записати в таб-лицю 7 комплексні опори цих споживачів.

Таблиця 7

Споживач	П а р а м е т р и
	R	X	Z
Резистор	196,41	0	196,41+j0
Індуктивна котушка	72,16	99,02	72,16+j99,02
Конденсатор	8,36	-324,07	8,36-j324,

18. Вважаючи відомими параметри споживачів (див. табл.7), розрахувати струми віток електричних кіл (рис. 1-4) та їхні активні

потужності; порівняти результати розрахунків з результатами експери-ментальних вимірів.

19. Зробити і записати у протоколі звіту висновки по робо­ті.

Виконання роботи

11. За даними вимірів п.3 визначити активні, реактивні та повні опори, а також комплексні опори окремих споживачів і всього кола. Результати розрахунків занести в талицю 21.4.

Використовуємо такі формули:

13. За даними вимірів п.3 визначити активні, реактивні та повні опори, а також комплексні опори окремих споживачів і всього кола. Результати розрахунків занести в талицю 21.5.

Аналогічно розраховуємо для інших елементів.

15. За даними вимірів п.9 визначити активні, реактивні та повні опори, а також комплексні опори окремих споживачів і всього кола. Результати розрахунків занести в талицю 21.6.

Використовуємо такі формули:

17. За результатами дослідів 3,6,9 визначити середні величини опорів резистора, котушки та конденсатора.

Баланс потужностей:

1. Послідовне з’єднання PR+PL+Pc=Р

Рспож. = 0,518+0,205+0,006=0,801

Рген. = 0,812

∆P=

2. Паралельне з’єднання

PR+PL+Pc=Р

Pспож. = 1,691+1,585+0,403 = 3,679

Pген. = 3,317

∆P=

3. Мішане з’єднання

PR+PL+Pc=Р

а) Pспож. = 0,905+0,392+0,012=1,309

Pген. = 1,638

∆P=

б) Pспож. = 0,158+0,16+0,077=0,395

Pген. = 0,464

∆P=

Розрахуємо потужності:

Коло 1:

PR=IR^2*ZR*cos(fi_R)=196,41*0,0027*1=0,531

PL=IL^2*ZL*cos(fi_L)=0,0027*0,614*122,5=0,203

PC=IC^2*ZC*cos(fi_c)=0,0027*324,12*0,007=0,006

… і так далі

11

- -