ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА5 Электротехника

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА, СОДЕРЖАЩЕЙ РЕЗИСТОРЫ, ИНДУКТИВНЫЕ КАТУШКИ И КОНДЕНСАТОРЫ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

• проверка опытным путем выполнения закона Ома для последовательной цепи синусоидального тока, содержащей резисторы, индуктивные катушки и конденсаторы;

• приобретение навыков в определении параметров цепи и построении векторных диаграмм;

• выявление зависимости тока цепи, напряжений на элементах, мощности и коэффициента мощности от величины активного и реактивного сопротивлений цепи;

• исследование явления резонанса напряжений в электрической цепи;

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Лабораторная работа с элементами УИРС выполняется по заданию преподавателя, включая дополнительно пункты 5-7.

1. Ознакомиться с приборами и аппаратами, имеющимися на стенде, и их назначением.

2. Подобрать приборы и аппаратуру к схеме, необходимые для выполнения работы, и записать их технические данные.

3. Собрать схему и пригласить преподавателя для ее проверки.

4. Включить схему под напряжение и проверить работу всех включенных приборов.

5. Исследовать особенности цепи синусоидального тока только с активным сопротивлением, используя выключатели S2, S3 и S4. Снять показания всех приборов и занести в соответствующую графу таблицы 2.

6. Исследовать особенности активно-индуктивной цепи, используя выключатели S2, S3 и S4. Показания приборов записать в соответствующую графу таблицы 2.

7. Исследовать особенности активно-емкостной цепи, используя выключатели S2, S3 и S4. Показания приборов занести в соответствующую графу таблицы 2.

8. Исследовать явление резонанса напряжений, для чего в цепи с R, L и С изменять С от 0 до максимума, занося показания приборов в таблицу 3.

Примечание. Результаты каждого опыта представляются преподавателю.

ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Все величины, входящие в таблицы 2 и 3, вычисляются по показаниям приборов с использованием формул, приведенных в нижеследующей таблице.

Таблица. 1 - Расчетные формулы

№ п/п	Определяемые величины	Формула	Ед. Изм.
1	Полное сопротивление всей цепи	Z=U/I	Ом
2	Активное сопротивление всей цепи	R=P/I2	Ом
3	Активнее сопротивление ламп	Rл=Uл/I	Ом
4	Активное сопротивление индуктивной катушки	Rк=R- Rл	Ом
5	Полное сопротивление индуктивной катушки	Zк=Uк/I	Ом
6	Индуктивное сопротивление катушки		Ом
7	Индуктивность катушки		Гн
8	Коэффициент мощности индуктивной катушки	cosφк=Rк/Zк	-
9	Емкостное сопротивление конденсаторов	Xc=Uc/I	Ом
10	Емкость конденсаторов		Ф
11	Реактивное сопротивление всей цепи	X=XL-XC	Ом
12	Коэффициент мощности всей цепи		-
13	Активная составляющая напряжения индуктивной катушки	URK=UK cosφK=I RK	В
14	Реактивная составляющая напряжения индуктивной катушки	UL=UK sinφK=I XL	В
15	Реактивное напряжение всей цепи	UX=UL-UC=I X	В
16	Активная мощность всей цепи	P=U I cosφ	Вт
17	Активное напряжение всей цепи	UR=I R=UЛ+URK= =I RЛ+I RК =U cosφ	В
18	При построении векторной диаграммы	Ủ= ỦЛ+ ỦRK+ ỦL+ ỦC	В

СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Составить отчет, в котором необходимо:

1. Привести технические данные аппаратуры и приборов, использованных при выполнении работы.

2. Привести схему лабораторной установки.

3. Привести таблицы 2 и 3 с опытными и расчетными данными.

4. Привести пример расчета одной строки для каждой таблицы.

5. По данным измерений (таблица 2) построить векторные диаграммы для исследуемых случаев.

6. По данным измерений и вычислений (таблица 3) построить на одном графике резонансные кривые зависимости I, U, U_r, U_l, U_C, U_X, φ и cosφ от емкости С. На абсциссе отметить точку, соответствующую резонансу напряжений. Объяснить характер полученных кривых.

7. Используя данные эксперимента и расчета (таблица 3), построить векторные диаграммы для случаев: φ < 0; φ = 0; φ > 0.

8. Указать, как было установлено наличие резонанса напряжений при исследовании неразветвленной цепи и какими особенностями он (резонанс) характеризуется.

9. Проверить выполнение второго закона Кирхгофа.

10.Сделать заключение по результатам проведенной работы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Методика выполнения работы.

2. Аппаратура и приборы, используемые в работе.

3. Какое сопротивление называется активным, реактивным?

4. Как зависят индуктивное, и емкостное сопротивления от частоты тока и почему?

5. Какое явление называется резонансом напряжений? Каково условие резонанса?

6. Изменением каких параметров можно получить режим резонанса напряжений?

7. Какая мощность называется активной, реактивной и полной? Как вычисляются эти мощности для различных цепей синусоидального тока?

8. Как строятся треугольники сопротивлений и мощности для различного характера нагрузки?

9. Как объяснить характер изменения резонансных кривых при изменении емкости С?

10. Что такое коэффициент мощности? Чему он равен при резонансе?

11. Почему при резонансе напряжение на реальной катушке индуктивности не равно напряжению на конденсаторе?

РЕКОМЕНДУЕМА ЛИТЕРАТУРА

1. Воробьев А.В. Электротехника и оборудование строительных процессов. - М.: Ассоциация строительных вузов, 1995.

2. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника. -М.; Энергоиздат, 1987.

3. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1983.

№ п/п

Исследуемая цепь

Опытные данные

Расчетные данные

U

I

P

UЛ

UК

UС

f

Вся цепь

лампы

Индуктивная катушка

конденсаторы

Z

R

X

cosφ

UR

UL

UX

P

RЛ

ZK

RK

XL

L

XC

C

В

А

Вт

В

В

В

Гц

Ом

Ом

Ом

-

В

В

В

Вт

Ом

Ом

Ом

Ом

Гн

Ом

мкФ

1

2

3

Таблица 2- Опытные и расчетные данные

Таблица 3 - Опытные и расчетные данные

№ п/п

Опытные данные

Расчетные данные

U

I

P

UЛ

UК

UС

URK

UR

UL

UX

C

cosφ

φ

В

А

Вт

В

В

В

В

В

В

В

мкФ

-

град

1 2 3 . . . 9