Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет
Кафедра теоретических основ электротехники
Лабораторная работа № 2
Исследование неразвтвлённой цепи
переменного тока при последовательном соединении R-L и R-C
Выполнил: студент группы ПЭ-236 Аглиуллин Эмиль
Принял: преподователь Крайнова Т.М.
УФА – 2008
1. Цель работы
Экспериментальная проверка основных теоретических соотношений в цепи переменного тока при последовательном включении активного и реактивного сопротивлений.
2. Теоретическая часть
Рассмотрим электрическую цепь, содержащую последовательно соединенные резистор и индуктивную катушку. Пусть цепь подключена к источнику синусоидального напряжения u(t) = Umsin(t + u).
Если входное напряжение изменяется по закону синуса, то падение напряжения на всех элементах изменяется также по синусоидальному закону: i(t) = Imsin(t + i), где = 2f – угловая частота, u – начальная фаза напряжения, i – начальная фаза тока.
На основании второго закона Кирхгофа для мгновенных значений напряжений входное напряжение в рассматриваемой цепи
.
Совокупность
векторов, построенных с соблюдением их
взаимной ориентации по фазе, называется
векторной диаграммой. Вектор напряжения
на активном сопротивлении совпадает
по фазе с вектором тока, а на индуктивной
опережает вектор тока на угол
.
В электрической цепи, содержащей последовательно соединенные резистор и конденсатор и подключенной к источнику синусоидального напряжения u(t) = Umsin(t + u), протекает ток i(t) = Imsin(t + i). На основании второго закона Кирхгофа:
Напряжение на активном сопротивлении совпадает с током по фазе, а начальная фаза напряжения на емкости отстает от тока на .
Мгновенная мощность
цепи 
.
Активная или
средняя мощность цепи 
.
Реактивная мощность
цепи 
.
Полная мощность
цепи 
.
3. Экспериментальная часть
3.1 Схема установки
3.2 Описание установки
Лабораторная работа выполняется на стенде ЛСЭ-2 с использованием:
Блока включения, состоящего из: а) вольтметра; б) автотрансформатора, обеспечивающего напряжение 0..250 В.
Блока резисторов.
Блока индуктивностей.
Блока конденсаторов.
Блока «Фазометр».
Кроме приборов стенда используется:
Вольтметр.
Осциллограф.
Тестер в качестве амперметра.
Два вольтметра с пределом измерения до 100 В.
Соединительные провода.
3.3 Результаты измерений и расчётов
Таблица 1.
Измеренные величины |
|||||||
№ |
U, В |
UR, В |
UK, В |
UC, В |
I, А |
P, Вт |
, град |
1 |
65,15 |
41,9 |
29,3 |
- |
0,395 |
22 |
26 |
2 |
48,2 |
22,5 |
0,3 |
18 |
19 |
||
3 |
51,6 |
18,2 |
0,245 |
15,5 |
15 |
||
4 |
38,3 |
37,2 |
0,185 |
10 |
36 |
||
5 |
49 |
23,8 |
0,23 |
14 |
21 |
||
6 |
50,1 |
21,2 |
0,24 |
15 |
18 |
||
7 |
31,2 |
- |
54,9 |
0,34 |
12 |
-64 |
|
8 |
41,2 |
47,2 |
0,295 |
13 |
-53 |
||
9 |
49,7 |
38,1 |
0,24 |
13 |
-41 |
||
10 |
50,6 |
36,4 |
0,245 |
13 |
-40 |
||
11 |
52,1 |
33,8 |
0,25 |
14 |
-37 |
||
12 |
55,9 |
26,1 |
0,27 |
16 |
-28 |
||
Таблица 2.
Расчетные величины для цепи R, L |
||||||||
№ |
z, Ом |
R, Ом |
RK, Ом |
XK, Ом |
LK, Гн |
cos |
Q, ВАР |
S, ВА |
1 |
164,937 |
106,076 |
42,168 |
72,303 |
0,230 |
0,899 |
11,281 |
24,724 |
2 |
217,167 |
160,667 |
44,668 |
70,703 |
0,225 |
0,946 |
6,363 |
19,092 |
3 |
265,918 |
210,612 |
46,245 |
68,825 |
0,219 |
0,966 |
4,131 |
16,041 |
4 |
352,162 |
207,027 |
77,878 |
206,996 |
0,659 |
0,809 |
7,084 |
12,255 |
5 |
283,261 |
213,043 |
51,403 |
101,512 |
0,323 |
0,934 |
5,370 |
14,995 |
6 |
271,458 |
208,750 |
49,422 |
83,885 |
0,267 |
0,951 |
4,832 |
15,759 |
,
где f = 50Гц
Таблица 3.
Расчётные величины для цепи R, C |
|||||
№ |
XC, Ом |
C, Ф |
cos |
Q, ВАР |
S, ВА |
7 |
161,471 |
19,7·10-6 |
0,438 |
18,666 |
22,191 |
8 |
160,000 |
19,9·10-6 |
0,602 |
13,924 |
19,049 |
9 |
158,750 |
20,1·10-6 |
0,755 |
9,144 |
15,894 |
10 |
148,571 |
21,4·10-6 |
0,766 |
8,918 |
15,765 |
11 |
135,200 |
23,54·10-6 |
0,799 |
8,45 |
16,352 |
12 |
96,667 |
32,93·10-6 |
0,883 |
7,047 |
17,483 |
, где f = 50Гц
