34-50_Elektrotekhnika
.pdf
Угол γz положителен при индуктивном характере цепи (при этом ток отстает по фазе от напряжения, т.е. ψu fψi ) и отрицателен при емкостном (при этом ток опережает по фазе напряжения, т.е. ψu pψi ).
Совокупность векторов, графически изображающих синусоидальные токи, напряжения и ЭДС цепи, называют векторной диаграммой цепи. Построение векторных диаграмм при последовательном соединении элементов цепи следует начинать с построения вектора тока.
Векторная диаграмма цепи, представленной на рис.3.2б, приведена на рис. 3.3а. Разделив каждый вектор треугольника напряжений на ток I, получаем треугольник сопротивлений (рис.3.3б).
Построение векторной диаграммы при параллельном соединении двухполюсников следует начать с вектора напряжения. Векторная диаграмма для цепи, представленной нарис.3.2г приведена нарис.3.4.
|
• |
• |
|
|
• |
I1 |
+I3 |
|
|
I3 |
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
I |
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
• |
• |
−Ψ |
|
jQ |
I 3 |
• |
|
||
I1 |
|
• |
U |
Ψ |
|
|
I 2 |
|
P |
|
рис.3.4 |
|
рис.3.5 |
|
4 1
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
U |
|
|
|
• |
|
|
• |
|
Ζ( jω) |
|
|
|
jxL |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
U L = jx |
L |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ΨZ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ΨZ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
• |
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
U R |
=R I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
рис.3.3 |
|
б) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
• |
может быть определена как |
• • |
|
|||||||||||
Комплексная мощность цепи S |
S =U I = P + jQ |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
; |
Где I |
- комплексная величина, сопряженная скомплексным током I |
||||||||||||||||||||
|
- активная мощность цепи |
|
|
|
|
• |
; |
|
|
|
|
||||||||||
P |
|
P =UI cosγz = Re S = I 2 Rϑ |
|
|
|
|
|||||||||||||||
Q - реактивная мощность цепи |
|
|
• |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Q =UI sinγz = Jm S = I 2 Xϑ . |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
3.3 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
Лабораторная установка состоит из специализированного стенда РМС ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ,в состав которого входит блок измерительных приборов и плата элементов исследуемых цепей. Электрические цепи собираются с помощью проводов с однополюсными вилками.
4 2
3.4 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Последовательное соединение активного и индуктивного сопротивлений.
|
|
PU2 |
|
U* |
|
A |
PW |
|
I* |
I |
R |
|
|
|
PU1 |
U |
|
|
~UАО |
L |
PU3 |
||
|
||||
|
|
|||
O |
|
PA |
|
рис 3.6.
3.4.1Собрать электрическую цепь по схеме рис. 3.6.В качестве элементов R и L использовать соответственно резистор R13 и катушку индуктивности L.2. В качестве источника переменного напряжения использовать фазное напряжение UAO
3.4.2Предъявить собранную схему для проверки. Включить напряжение питающей сети.
3.4.3Занести в таблицу 3.1 показания измерительных приборов, включенных в электрическую цепь. В таблице 3.1 введены следующие обозначения:
W- значение мощности, измеряемое ваттметром PW; I- значение тока, измеряемое амперметром РА;
UAO- значение напряжения на входных зажимах цепи, измеряемое вольтметром PU1
,UR- значение напряжения на зажимах резистора, измеряемое вольтметром
PU2
UL- значение напряжения на зажимах катушки индуктивности, измеряемое вольтметром PU3
Таблица 3.1
ИЗМЕРЕНО ВЫЧИСЛЕНО
W |
I |
UAO |
UR |
UL |
Ψ |
COS Ψ |
R |
XL |
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 3
Последовательное соединение активного и емкостного сопротивлений.
|
|
PU2 |
|
U* |
|
A |
PW |
|
I* |
I |
R |
|
U |
|
PU1 |
|
|
|
|
~UАО |
С |
PU3 |
|
O |
PA |
рис 3.7
3.4.4 Собрать электрическую цепь по схеме рис. 3.7.В качестве элементов R и С использовать соответственно резистор R13 и конденсатор С5. В качестве источника переменного напряжения использовать фазное напряжение UAO
3.4.5Предъявить собранную схему для проверки. Включить напряжение питающей сети.
3.4.6Занести в таблицу 3.2 показания измерительных приборов, включенных в электрическую цепь. В таблице 3.2 введены следующие обозначения:
W- значение мощности, измеряемое ваттметром PW; I- значение тока, измеряемое амперметром РА;
UAO- значение напряжения на входных зажимах, измеряемое вольтметром
PU1,
UR- значение напряжения на зажимах резистора, измеряемое вольтметром
PU2
UC- значение напряжения на зажимах конденсатора, измеряемое вольтметром PU3
Таблица 3.2
ИЗМЕРЕНО ВЫЧИСЛЕНО
W |
I |
UAO |
UR |
UC |
Ψ |
COS Ψ |
R |
XC |
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 4
Последовательное соединение активного сопротивления, индуктивности и емкости
PU2 |
PU3 |
|
|
U* |
|
|
A |
I* |
PW |
I |
|
|
|
U |
R |
C |
|
|
|
||
|
|
|
|
~UАО |
PU1 |
PU4 |
|
L |
|
|
|
|
O |
|
PA |
рис 3.8.
3.4.7 Собрать электрическую цепь по схеме рис. 3.8. В качестве элементов R L и С использовать соответственно резистор R13, катушку индуктивности L2 и конденсатор С4. В качестве источника переменного напряжения использовать фазное напряжение UAO.
3.4.8Предъявить собранную схему для проверки. Включить напряжение питающей сети.
3.4.9Занести в таблицу 3.3 показания измерительных приборов, включенных в электрическую цепь.
3.4.10Вместо конденсатора С4 включить конденсатор С5. В полученной электрической цепи снять показания измерительных приборов. Результаты измерений занести в таблицу 3.3
Втаблице 3.3 введены следующие обозначения:
С- конденсатор, включаемый в цепь
W- значение мощности, измеряемое ваттметром PW; I- значение тока, измеряемое амперметром РА;
UAO- значение напряжения на входных зажимах, измеряемое вольтметром
PU1
,UR- значение напряжения на зажимах резистора, измеряемое вольтметром
PU2
UC- значение напряжения на зажимах конденсатора, измеряемое вольтметром PU3
UL- значение напряжения на зажимах катушки индуктивности, измеряемое вольтметром PU4
4 5
Таблица 3.3
С |
|
ИЗМЕРЕНО |
|
ВЫЧИСЛЕНО |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
COS Ψ |
|
|
|
|
W |
I |
UAO |
UR |
UL |
UC |
Ψ |
R |
X |
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параллельное соединение активного и емкостного сопротивлений
I
|
|
U* |
|
I* |
PW |
I |
PA1 |
A |
|
|
|
|
|
U |
|
PA2 |
PA3 |
~UAO PU
|
|
|
|
R |
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
O 
рис.3. 9
3.4.11 Собрать электрическую цепь по схеме рис. 3.9.В качестве элементов R и С использовать соответственно резистор R13 и конденсатор С2. В качестве источника переменного напряжения использовать фазное напряжение UAO.
3.4.12Предъявить собранную схему для проверки. Включить напряжение питающей сети.
3.4.13Занести в таблицу 3.4 показания измерительных приборов, включенных в электрическую цепь. В таблице 3.4 введены следующие обозначения:
W- значение мощности, измеряемое ваттметром PW;
UAO- значение напряжения на входных зажимах цепи, измеряемое вольтметром PU
I- значение тока в неразветвленной части цепи, измеряемое амперметром РА1;
4 6
IR- значение тока в ветви с резистором, измеряемое амперметром PА2 IC- значение тока в ветви с конденсатором, измеряемое амперметром PА3
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИЗМЕРЕНО |
|
|
ВЫЧИСЛЕНО |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
U |
|
I |
|
IR |
IC |
Ψ |
|
COS Ψ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параллельное соединение активного и индуктивного сопротивлений.
A 
I*
U*
PW I PA1
U |
PA2 |
PA3 |
|
~UAO PU
R |
L |
|
O 
рис. 3.10
3.4.14Собрать электрическую цепь по схеме рис. 3.10.В качестве элементов R и L использовать соответственно резистор R13 и катушку индуктивности L1. В качестве источника переменного напряжения использовать фазное напряжение UAO.
3.4.15Предъявить собранную схему для проверки. Включить напряжение питающей сети.
3.4.16Занести в таблицу 3.5 показания измерительных приборов, включенных в электрическую цепь. В таблице 3.5 введены следующие обозначения:
W- значение мощности, измеряемое ваттметром PW;
UAO- значение напряжения на входных зажимах цепи, измеряемое вольтметром PU
4 7
I- значение тока в неразветвленной части цепи, измеряемое амперметром РА1;
IR- значение тока в ветви с резистором, измеряемое амперметром PА2 IL- значение тока в ветви с катушкой индуктивности, измеряемое амперметром PА3
Таблица3.5
|
|
ИЗМЕРЕНО |
|
|
ВЫЧИСЛЕНО |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
U |
|
I |
|
IR |
IL |
Ψ |
COS Ψ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параллельное соединение активного , индуктивного и емкостного сопротивлений.
|
|
U* |
|
A |
I* |
PW I |
PA1 |
|
|
|
U |
PA2 |
PA32 |
PA4 |
|
~UAO PU
С R L
O 
рис.3.11
3.4.17Собрать электрическую цепь по схеме рис. 3.11.В качестве элементов R L и С использовать соответственно - резистор R13, катушку индуктивности L1 и конденсатор С1. В качестве источника переменного напряжения использовать фазное напряжение UAO.
3.4.18Предъявить собранную схему для проверки. Включить напряжение питающей сети.
3.4.19Занести в таблицу 3.6 показания измерительных приборов, включенных в электрическую цепь.
4 8
Вместо конденсатора С1 включить конденсатор С5, а вместо катушки индуктивности L1 включить L2. В полученной электрической цепи снять показания измерительных приборов. Результаты измерений занести в табли-
цу 3.6
В таблице введены следующие обозначения: L- катушка индуктивности, включаемая в цепь
W- значение мощности, измеряемое ваттметром PW;
UAO- значение напряжения на входных зажимах цепи, измеряемое вольтметром PU
I- значение тока в неразветвленной части цепи, измеряемое амперметром РА1;
IC- значение тока в ветви с конденсатором, измеряемое амперметром PА2 IR- значение тока в ветви с резистором, измеряемое амперметром PА2 IL- значение тока в ветви с катушкой индуктивности, измеряемое амперметром PА3
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L, C |
|
|
ИЗМЕРЕНО |
|
|
ВЫЧИСЛЕНО |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W |
U |
I |
Iс |
IR |
Il |
Ψ |
COS Ψ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L1, C1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L2, C5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
3.5.ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
3.5.1.По результатам измерений, выполненных в соответствии с требованиями пункта 3.4.1, вычислить:
•фазовый сдвиг Ψ между напряжением на входных зажимах цепи и током
•
• записать выражения для комплексов действующих значений тока I и
•• •
напряжений U R , U L , U C ,, убедиться в справедливости второго закона Кирхгофа
•записать выражения для мгновенных значений напряжений и тока
•сравнить сумму действующих значений напряжений на элементах цепи с напряжением на входных зажимах и убедиться в их неравенстве
4 9
•вычислить комплексное сопротивление цепи, резистивную и реактивную составляющие сопротивления
•построить в масштабе треугольник сопротивлений , а также векторную диаграмму напряжений и тока
3.5.2. По результатам измерений, выполненных в соответствии с требованиями пункта 3.4.4, вычислить:
•фазовый сдвиг Ψ между напряжением на входных зажимах цепи и током
•
• записать выражения для комплексов действующих значений тока I и
•• •
напряжений U R , U L , U C ,, убедиться в справедливости второго закона Кирхгофа
•записать выражения для мгновенных значений напряжений и тока
•сравнить сумму действующих значений напряжений на элементах цепи с напряжением на входных зажимах и убедиться в их неравенстве
•вычислить комплексное сопротивление цепи, резистивную и реактивную составляющие сопротивления
•построить в масштабе треугольник сопротивлений , а также векторную диаграмму напряжений и тока
3.5.3. По результатам измерений, выполненных в соответствии с требованиями пункта 3.4.7 вычислить:
•фазовый сдвиг Ψ между напряжением на входных зажимах цепи и током
•
• записать выражения для комплексов действующих значений тока I и
•• •
напряжений U R , U L , U C ,, убедиться в справедливости второго закона Кирхгофа
•записать выражения для мгновенных значений напряжений и тока
•сравнить сумму действующих значений напряжений на элементах цепи с напряжением на входных зажимах и убедиться в их неравенстве
5 0