Реактивные элементы в цепи переменного тока

Цель работы:

1. Проверка символьного метода расчета цепей переменного тока.

2. Емкость в цепи переменного тока. Реактивное сопротивление. Мощность.

3. Индуктивность в цепи переменного тока. Реактивное сопротивление. Мощность.

4. Смешанные цепи. Полная мощность. Баланс мощности.

Таблица 4.1

Вар.	Е1,В	f,Гц	R1,Ом	L1,мГн	С1,мкФ
1	10	50	10	50	100
2	12	50	8	40	300
3	9	50	9	20	400
4	10	50	10	20	100
5	9	50	9	50	500
6	12	50	8	30	300
7	10	50	9	40	400
8	9	50	12	20	100
9	10	50	10	50	200
10	12	50	12	30	300

Рис. 4.1. Рабочая схема для выполнения заданий.

Порядок выполнения работы.

1. Символьный метод расчета цепей переменного тока.

Расчет проводится на множестве комплексных чисел. Значения физических величин представляются следующим образом:

- ток →

- напряжение →

• импеданс (сопротивление) → ,

где I и U – действующие значения тока и напряжения и измеряются приборами.

, .

Импедансы представляются следующим образом:

, , ,

где - реактивные сопротивления.

Мощность в цепи переменного тока представляется как

,

где - комплексно-сопряженное значение тока,- полная мощность, P – активная (полезная) мощность (рассеивается на резисторе и измеряется ваттметром), Q – реактивная мощность (потребляется электрической цепью, но полезной мощностью не является).

Поскольку математическая форма законов для цепей постоянного и переменного тока совпадают, то расчет цепей последних производится точно так же.

2. Емкость в цепи переменного тока.

- соберите рабочую схему (рис.4.1), используя данные вашего варианта (Таб.4.1);

2.1. Цепь с емкостью.

- ключами [S], [R], [K] создайте схему (Рис.4.2 а);

Рис.4.2. Схемы замещения для исследования цепей с емкостью.

ЗАМЕЧАНИЕ! Резисторы R1 и R2 сопротивлением 0,01 Ом нужны для измерения фазы тока. Так как напряжение и ток на резисторе совпадают по фазе, то сдвиг фазы напряжения на резисторе относительно напряжения источника, равен сдвигу фазы тока через реактивность относительно напряжения источника.

- рассчитайте, используя символьный метод, импеданс, ток, напряжение, мощность отдаваемую генератором и мощность потребляемую внешней цепью, сдвиг фаз и представьте данные так, как указано в таб.4.2;

Таблица 4.2

Величина	алг.форма		модуль		аргум.,град.		показ.форма
	расчет	опыт	расчет	опыт	расчет	опыт	расчет	опыт
Е1,В
Xc, Ом
I,A
Uc,B
Sист,ВА
Sпр, ВА

- проведите измерения указанных величин и результаты так же занесите в таблицу 4.2;

- проверьте выполнения баланса мощностей.

2.2. Смешанная цепь с емкостью.

- ключами [S], [R], [K] создайте схему (Рис.4.2 b);

- выполните все действия по п.2.1 и результаты представьте в таб.4.3.

Таблица 4.3

Величина	алг.форма		модуль		аргум.,град.		показ.форма
	расчет	опыт	расчет	опыт	расчет	опыт	расчет	опыт
Е1,В
Z, Ом
I,A
Uc,B
UR,B
Sист,ВА
Sпр, ВА

3. Индуктивность в цепи переменного тока.

3.1. Цепь с индуктивностью.

- ключами [S], [R], [K] создайте схему (Рис.4.3 а);

Рис.4.3. Схемы замещения для исследования цепей с индуктивностью.

- выполните все действия по п.2.1 и результаты представьте в таблице, аналогичной таблице 4.2.

3.2. Смешанная цепь с индуктивностью.

- ключами [S], [R], [K] создайте схему (Рис.4.3 b);

- выполните все действия по п.2.1 и результаты представьте в таблице, аналогичной таблице 4.3.

- проверьте выполнения баланса мощностей.

Проверьте выполнения правил Киргофа для токов и напряжений во всех пунктах данной работы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5.