Методические указания к выполнению лабораторных работ по теоретической электротехнике Часть (стр. 6 из 9)
Таблица 2.3
Результаты исследования цепи методом эквивалентного генератора
| Напряжение холостого хода  , В | Ток короткого замыкания  , мА | Входное сопротивление  , Ом | Ток  , мА | |||
| Измере-но | Вычис-лено | Измерен- | Экспери-мент | Вычис-лено | Экспери-мент | Вычисленo |
4. Построить потенциальную диаграмму контура исследуемой цепи.
4.1. Для заданного преподавателем контура цепи рис.2.1 рассчитать потенциалы характерных точек, приняв одну из них заземленной. Результаты расчета занести в табл. 2.4.
Таблица 2.4
Потенциалы характерных точек контура
| Контур | Точка | Потенциал |
4.2. По данным таблицы 2.4 построить потенциальную диаграмму контура.
5. Вопросы для самопроверки
5.1. В чем заключается принцип наложения?
5.2. Определите ток в ветви с ЭДС
(рис.2.1) методом наложения.5.3. В чем заключается сущность теоремы об эквивалентном генераторе?
5.4. Как определить ЭДС эквивалентного генератора и его внутреннее сопротивление?
5.5. Определите ток в ветви с ЭДС
(рис.2.1) методом эквивалентного генератора.5.6. Что представляет собой потенциальная диаграмма и как она строится?
5.7. Как изменяется потенциал при переходе через сопротивление навстречу току, протекающему через него?
5.8. Как изменяется потенциал при переходе через источник ЭДС по направлению, встречному стрелке источника?
Лабораторная работа 3
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВЕТВЛЕННЫХ ЦЕПЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА И РЕЗОНАНСА НАПРЯЖЕНИЙ
Цель работы. Экспериментальное определение параметров и выяснение основных свойств цепей с последовательным соединением приемников. Исследование условий возникновения резонанса напряжений и определение его признаков.
1. Пояснения к работе
При последовательном соединении активного r , индуктивного xL и ёмкостного xC сопротивлений (рис.3.1,а) мгновенное значение напряжения источника согласно второму закону Кирхгофа определяется алгебраической суммой мгновенных значений напряжений на отдельных элементах:
u = ur+ uL+ uC ,
а действующее значение напряжения источника – векторной суммой действующих значений напряжений на отдельных элементах, что изображено на векторной диаграмме (рис.3.1,б). Это напряжение может быть рассчитано по формуле :
, (3.1)где:
- напряжение на активном сопротивлении; 
и
- напряжения на индуктивности и на емкости соответственно, 
, - полное сопротивление цепи, (3.2)где:
и 
- индуктивное и емкостное сопротивления соответственно, 
- реактивное сопротивление цепи.Для цепей с любым количеством последовательно соединенных активных, индуктивных и емкостных элементов справедливо:
- общее активное сопротивление цепи,
- общее реактивное сопротивление цепи.
 |
Полное сопротивление цепи z, активное r и реактивное x = xL - xC образуют прямоугольный треугольник сопротивлений (рис.3.1.в), для которого справедливы следующие соотношения:
z =
, r = z∙cosj , x = z∙sinj , j = arctg x/r (3.3)Коэффициент мощности цепи 
(3.4)
где:
- активная мощность, 
- реактивная мощность, 
- полная мощность.В зависимости от соотношения между 
и 
характер цепи может быть индуктивным или емкостным.
При выполнении условия 
в цепи с последовательным соединением индуктивности и емкости возникает режим резонанса напряжений – состояние, при котором напряжение, приложенное к цепи, совпадает по фазе с током.
Очевидно, что общее реактивное сопротивление цепи при резонансе будет равняться нулю, а полное сопротивление - равно активному:
,
. (3.5)Ток в цепи при неизменном напряжении источника питания U достигает максимального значения:
Напряжения на реактивных сопротивлениях в режиме резонанса равны между собой и по величине могут значительно превышать напряжение питания:
, 
(3.6)где 
- добротность резонансного контура.
При Q>1 напряжения на индуктивности и на емкости превышают величину напряжения источника.
Источником питания в данной работе служит сеть синусоидального напряжения 127 В, 50 Гц.
В качестве приемников энергии используются:
1) проволочный ползунковый реостат с сопротивлением R;
2) конденсаторная батарея емкостью С, сопротивление которой можно считать чисто емкостным;
3) катушка индуктивности с ненасыщенным стальным сердечником, обладающая как индуктивным
, так и активным 
сопротивлениями.Изменение индуктивности катушки осуществляется путем изменения величины воздушного зазора между сердечником и ярмом магнитопровода катушки, при этом с увеличением зазора индуктивность уменьшается.
2. Порядок выполнения работы
2.1. Исследование цепи, состоящей из последовательного соединения реостата и катушки индуктивности.
2.1.1. Собрать рабочую схему рис.3.2.
2.1.2. Подав напряжение на схему и, выдвигая сердечник из катушки, установить ток в цепи 1-2 А.
2.1.3. Для выбранного значения тока измерить: напряжение на зажимах реостата UR, катушки UK и общее напряжение U, а также потребляемую мощность Р. Результаты измерений занести в табл. 3.1.
 |
2.1.4. На основании полученных данных определить: активное сопротивление всей цепи r, полное сопротивление z, активное сопротивление реостата R, активное сопротивление катушки rк, полное и индуктивное сопротивление катушки zк и xк, индуктивность катушки Lк, коэффициент мощности катушки сosjк и всей цепи сosj, активное Uак и реактивное ULк напряжение на катушке. Результаты вычислений занести в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Результаты исследования цепи при последовательном соединении реостата и катушки
| Измерено | Вычислено | ||||||||||||||
| U, В | I, А | Р, Вт | UR, В | Uк, В | r, Ом | z, Ом | R, Ом | rк, Ом | zк, Ом | xк, Ом | cosjк | L, Гн | cosj | Uак, В | ULк, В |
2.1.5. По данным табл. 3.1 в масштабе построить векторную диаграмму и треугольник сопротивлений для исследуемой цепи.