МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра автоматики

и электротехники

Опд.Ф.04 электротехника и электроника

Методические указания

к выполнению лабораторных работ по дисциплине

Специальность

120302 – Земельный кадастр

Уфа 2011

УДК 378.147.88:621.3.024

ББК 74 58:31.21

М 54

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета З и ЛХ (протокол № _9_ от _27 июня_2011 г.)

Составители: ст. преподаватель Толмачева Л.Р.,

ст. преподаватель Филиппова О.Г.

Рецензент: заведующий кафедрой электрических машин и электрооборудования д.т.н., профессор Аипов Р.С.

Ответственный за выпуск: заведующий кафедрой автоматики и электротехники к.т.н., доцент Галимарданов И.И.

Оглавление

1. Лабораторная работа № 1. Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора. Исследование резонанса напряжений.	4
2. Лабораторная работа № 2. Исследование трехфазной электрической цепи при соединении нагрузки звездой.	10
3. Лабораторная работа № 3. Исследование трехфазной цепи при соединении нагрузки треугольником.	16
4. Лабораторная работа № 4. Исследование работы однофазного трансформатора	20
5. Лабораторная работа № 5. Изучение асинхронных двигателей	26
Библиографический список	32

Лабораторная работа № 1

Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора.

Исследование резонанса напряжений

1.1 Цель работы

Исследовать электрическую цепь с последовательно соединенными активным сопротивлением, конденсатором и катушкой с регулируемой индуктивностью. Выяснить условия возникновения резонанса напряжений.

1.2 Теоретические сведения

В неразветвленной электрической цепи (рисунок 1.1) при прохождении гармонического тока i = I_m sinωt на зажимах создается гармоническое напряжение, равное алгебраической сумме мгновенных значений напряжений на отдельных элементах (второй закон Кирхгофа):

u = u_R + u_L + u_C . (1.1)

Рисунок 1.1 Неразветвленная электрическая цепь

На рисунке 1.2,а показаны кривые тока и напряжения, при этом напряжение на активном сопротивлении (u_R) совпадает по фазе с током, на индуктивном элементе напряжение (u_L) опережает ток на угол π/2, а на емкостном элементе напряжение (u_C) отстает от тока на угол π/2.

Рисунок 1.2 Напряжение на активном, индуктивном, емкостном

сопротивлении при гармоническом токе:

а) кривые напряжений; б) векторная диаграмма

Построение векторной диаграммы (рисунок 1.2, б) осуществляется с учетом известных фазовых соотношений. Вектор напряжения на резисторе совпадает по фазе с вектором тока, на конденсаторе он отстает от вектора тока на 90, а на катушке опережает вектор тока на 90. Сумма этих векторов напряжений на элементах цепи, даст вектор напряжения источника. Из векторной диаграммы определяем напряжение на зажимах всей цепи:

U = , (1.2)

где U_R = IR – активная составляющая напряжения,

U_L = IX_L – индуктивная составляющая напряжения,

U_С = IX_С – емкостная составляющая напряжения.

Полное сопротивление цепи найдем из закона Ома, либо из треугольника сопротивлений (рисунок 1.3):

z = ; (1.3)

z = , (1.4)

где Х = X_L - X_С –­ реактивная составляющая сопротивления;

X_L = ω L – индуктивная составляющая реактивного сопротивления;

X_С = – емкостная составляющая реактивного сопротивления;

ω = 2πf – угловая частота (f = 50 Гц).

Рисунок 1.3 Треугольник сопротивлений

Сдвиг фаз определяется из треугольника напряжений или сопротивлений:

φ = arctg = arctg. (1.5)

В зависимости от знака величины (Х_L – X_C) сдвиг фаз может быть либо положительным (φ > 0 – индуктивный характер цепи), либо отрицательным (φ < 0 – емкостный характер цепи), но всегда φ ≤ ±π/2.

В неразветвленной электрической цепи при последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора может возникнуть резонансное явление – резонанс напряжений, при котором ток в цепи и напряжение на входе совпадают по фазе.

Название “резонанс напряжений” отражает равенство действующих значений напряжений на катушке индуктивности и конденсаторе.

При резонансе напряжений сопротивления реактивного участка равны между собой:

Х_L = X_C. (1.6)

Таким образом, при резонансе напряжений Х = Х_L – X_C = 0, следовательно, полное сопротивление цепи минимальное и равно активному z = R.