Лабораторная работа № 3-4.

Наименование работы

Электрическая цепь однофазного синусоидального тока с активно-реактивными сопротивлениями. Резонансы напряжений и токов.

2. Цель работы.

Исследование режимов работы электрической цепи синусоидального тока при наличии потребителей с активно-реактивными сопротивлениями, определение параметров цепи и условий возникновения в ней резонансов напряжений и токов.

3. Требования к домашней подготовке.

3.1. Ознакомиться со следующими теоретическими положениями темы "Однофазные цепи синусоидального тока": активное и реактивные сопротивления, последовательное, параллельное и смешанное соединения активных и реактивных элементов, построение векторных диаграмм, резонансы напряжений и токов.

3.2. Начертите схемы рис. 7.1 и рис. 7.2 и таблицы 7.1 и 7.2 и запишите формулы для определения величин, указанных в таблицах 7.1 и 7.2.

3.3. Письменно ответьте на тестовую задачу, представленную в пункте 9 описания данной работы .

4. Схемы экспериментальных исследований.

Рис.7.1

Рис. 7.2.

Таблица 4.1.

№ п/п

Доп. условия

Результаты измерения

Результаты расчета

С мкФ

UK В

UC В

I А

Р Вт

Сosφ

Z Ом

ХC Ом

ZK Ом

RK Ом

XK Ом

UK B

UL В

Сosφ

Q Вар

S ВА

1.

С0 -10

2.

С0

3.

С0 + 10

Таблица 7.2.

№

Дополн. условия

Результаты измерений

Результаты расчетов

U В

I А

I1 А

I1 А

Р Вт

Cosφ

Y См

YK См

СK См

BK См

ВC См

I1A А

I1P А

S ВА

Q Вар

Соsφ

1.

С0 -10 С -

2.

Со С-

3.

С0 + 10 С -

5. Порядок выполнения работы.

Неразветвленная электрическая цепь (рис. 7.1).

5.1. Соберите схему, представленную на рис. 7.1.

5.2. После проверки схемы преподавателем установите ручку ЛАТРа в крайнее левое положение, что соответствует U=0.

5.3. Включите питание стенда и установите ЛАТРом напряжение U=20 В.

5.4. С помощью батареи конденсаторов установите емкость С₀ в цепи, соответствующую максимальному значению тока (режим резонанса напряжений). Результаты измерений запишите в строку 2 таблицы 7.1.

5.5. Уменьшить величину емкости С₀ на 10 мкФ. Результаты измерений, записать в строку 1 таблицы 7.1.

5.6. Увеличить величину емкости С₀ на 10 мкФ. Результаты измерений записать в строку 3 таблицы 7.1.

Разветвленная электрическая цепь (рис. 7.2).

5.7. Соберите схему, представленную на рис. 7.2.

5.8. После проверки схемы преподавателем установите ручку ЛАТРа в крайнее левое положение, что соответствует U=0.

5.9. Включите питание стенда и установите ЛАТРом напряжение U=50 В.

5.10. С помощью батареи конденсаторов установите емкость С₀ в цепи, при которой значение тока I в неразветвленной части цепи было бы минимальным (режим резонанса токов). Результаты измерений запишите в строку 3 таблицы 7.2.

5.11. Уменьшить величину емкости Со на 10 мкФ. Результаты измерений записать в строку 1 таблицы 7.2.

5.12. Увеличить величину емкости Со на 10 мкФ. Результаты измерений записать в строку 3 таблицы 7.2.

5.13. По результатам измерений выполните расчеты величин, указанных в правой части таблицы 7.1 и таблицы 7.2.

5.14. По данным табл. 7.1 и табл. 7.2 для всех шести опытов построить в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений.

5.15. По данным таблицы 7.1 на одном графике построить зависимости U_L, U_C, I, Z, P, cosφ = f (C).

5.16. По данным таблицы 7.2 на одном графике построить зависимости I, I₁, I₂, Y, P, cosφ = f (C).

6. Таблицы и расчетные формулы.

Для таблицы 7.1.

Для таблицы 7.2.

7. Требования к выполнению отчета.

В отчете должны быть представлены пункты 1, 2, 4, 5.13, 5.14, 5.15, 5.16, 6.

8. Контрольные вопросы.

8.1. От каких величин зависит значение угла сдвига между напряжением на входе цепи и током в ней?

8.2. Что называется резонансом напряжений? Каковы его характерные признаки и параметры?

8.3. Какую опасность представляет резонанс напряжений для электротехнических устройств?

8.4. Что называется резонансом токов и каковы его характерные признаки и параметры?

8.5. При какой емкости в цепи наступит резонанс напряжений, если L = 0.4 Гн, R_K = 10 Ом, f = 50 Гц?

9. Тестовая задача.

Определить действующие значения U, U_L, U_C, если R = 5 Ом, X_L = 20 Ом, Х_C = Ом, u = 14.1*sin(ωt+90°). Построить векторную диаграмму.