§2.6. Лабораторное исследование к заданию модуля 2

Цель исследования: знакомство с методикой определения параметров реальной катушки индуктивности, получение дополнительных исходных данных для выполнения .

2.6.1. Подготовка к экспериментальному исследованию:

1.Изучить теоретические вопросы:

•Элементы электрических цепей синусоидального тока.

•Максимальное, среднее и действующее значения синусоидальных э.д.с., напряжений и токов.

•Закон Ома в комплексной форме для резистивного, индуктивного и емкостного элементов.

•Электрическая цепь с реальной катушкой индуктивности, треугольник напряжений, треугольник сопротивлений, треугольник мощностей.

2.Подготовить бланк протокола лабораторного исследования. Он должен содержать:

- схему электрической цепи:

2.6.2. Содержание лабораторного исследования:

1.Исследовать электрическую цепь, состоящую из последовательного соединения реостата

икатушки индуктивности.

10

2. Экспериментально определить параметры реальной катушки индуктивности. Схема замещения реальной катушки индуктивности состоит из идеальной индуктивности Lk и активно-

го сопротивления rk .

3.По результатам опытов построить три векторные диаграммы напряжений методом засечек

иопределить по ним rk и xk .

2.6.3. Описание установки:

Экспериментальная установка собирается на стенде, на котором размещены: автомат для подключения синусоидального напряжения, лабораторный автотрансформатор для регулировки величины подаваемого напряжения, реостат, катушка индуктивности, измерительный комплект К-50 или К-150, вольтметры, соединительные провода.

2.6.4. Выполнение лабораторного исследования:

1.Познакомиться с оборудованием и измерительными приборами, используемыми для проведения эксперимента.

2.Собрать схему электрической цепи (см. рис. 1).

3.Движок ЛАТР’а поставить в нулевое положение. После проверки схемы преподавателем, поворачивая движок ЛАТР’а, установить на вольтметре измерительного комплекта К-50 напряжение 100-200 В, при котором удобно считываются показания остальных приборов.

4.При неизменном напряжении U = 100...200 В, изменяя положение движка реостата R , произвести три опыта:

5. Методом засечек по результатам измерений построить три векторные диаграмма напря-

жений. Используя известное значение тока, определить rk = UIka и xk = UIkp .

Примечание. Для построения векторной диаграммы напряжений методом засечек расположить горизонтально вектор тока I (рис. 2), отложить по нему в выбранном масштабе отрезок OA , равный напряжению на активном сопротивлении R (OA = UR ). Из т. А в сторону опе-

режения тока сделать засечку радиусом АВ, равным масштабе напряжению на катушке Uk , а из т. О – засечку радиусом ОВ, равным в масштабе напряжению U . Точка пересечения двух засечек В определяет положение векторов U и Uk , а также угол ϕ сдвига фаз между вектором полного напряжения U и тока I . Разложив вектор Uk на две составляющие, получим вектор ВК, равный реактивной составляющей напряжения на катушке Ukp , и вектор АК, равный падению напряжения на активном сопротивлении катушки

B

6. Вычислить по результатам измерений значения сопротивлений R , zk , xk , rk и cosϕ по формулам:

11

L = xωk ; ω = 2π f .

7. Сравнить значения rk и xk , найденные по формулам со значениями, определенными по векторным диаграммам.

12

§2.7. Методические указания к моделированию и анали- зу электрических схем в пакете Multisim

2.7.1. Измерение комплексного значения тока

Чтобы получить комплексную запись тока необходимо измерить его амплитуду и фазовый сдвиг между напряжением и током. Для этого рекомендуется воспользоваться осциллографом.

Осциллограф позволяет измерять только напряжение, но существует возможность косвенного измерения тока. По закону Ома U = R I . Отсюда, при R = 1 Ом напряжение на сопротивлении и ток в ветви численно равны. На активном сопротивлении фазовый сдвиг между напряжением и током равен нулю. Таким образом, включив в ветвь сопротивление величиной 1 Ом, и снимая кривую напряжения на нём, мы можем получить на экране осциллографа кривую тока в данной ветви.

Для измерения фазового сдвига между напряжением и током необходимо получить на экране осциллографа кривые напряжения источника и тока. Для этого один канал осциллографа подключается к источнику, а другой к сопротивлению 1 Ом, как показано на рисунке.

Фазовый сдвиг измеряется следующим образом. Вначале необходимо измерить период сигнала, либо найти его через частоту источника:

T = 1f

Период составляет 360°. Затем, с помощью бегунков снимается сдвиг T между кривыми напряжения и тока (следует обратить особое внимание на знак сдвига, ток отстаёт от напряжения или наоборот). Угол сдвига находится по формуле:

13