Смекни!
smekni.com

Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединении

.

Лабораторная работа

Цель работы

1. Проверить практически и уяснить, какие физические явления происходят в цепи переменного тока.

2. Рассчитать параметры отдельных элементов электрической цепи.

3. Построить по опытным данным векторные диаграммы.

Теоретическое обоснование

При подведении к зажимам последовательно соединённых активного сопротивления R, индуктивности L и ёмкости C синусоидального напряжения U=UMsinWt и тока I=IMsin(Wt-U). Сдвиг фаз между напряжением и током определяется по формуле

, где XL=2pfL,
- соответственно индуктивное и ёмкостное сопротивления.

Действующее значение тока в цепи можно найти по закону Ома:

где

- полное сопротивление цепи.

Если ХL>XC, то и U1>U2 - ток в этом случае отстаёт от напряжения в сети. В случае XL<XC и U1<U2 - ток опережает напряжение. Когда XL=XC, то U1 =U2 – ток и напряжение совпадают по фазе.

Для цепи с последовательным соединением резистора, индуктивной катушки и конденсатора по измерянным значениям напряжения UR,UC, UK, U, тока Iи активной мощности Р можно определить параметры цепи. Сопротивление резистора

, ёмкостное сопротивление
. Определив ХС и зная промышленную частоту тока f=50 Гц, можно найти мощность конденсатора

Параметры катушки определяются из формулы XL=2pfL

Определяем индуктивность катушки

.

Оборудование:

Блок питания.

Стенд для измерения активного и реактивного сопротивлений.

Щит приборный №1.

Ход работы

Подключить блок питания к стенду.

Собрать схему, подключив приборы, соединительными проводами.

Включив тумблер на стенде, подаём напряжение на схему.

Ставим перемычку на дроссель, замеряем напряжение на резисторе и конденсаторе.

Ставим перемычку на конденсатор, замеряем напряжение на резисторе и дросселе.

Замеряем напряжение в схеме при последовательном соединении резистора конденсатора и дросселя, на каждом элементе.

Результаты опытов занести в таблицу, схемы исследований

Данные изменений Результаты измерений
I U1 U2 Uобщ Xc R Z
0,44 210 22 211 50 477,3 480

;
;

Данные изменений Результаты измерений
I U1 U2 Uобщ XL R Z
0,42 210 632 666 1505 500 1586

;
;
;
Данные изменений Результаты измерений
I U1 U2 U3 Uобщ XL XC R Z C L
1 200 50 150 224 150 50 200 224 0,16 0,48

;
;
;
;
;

;

Вывод

С помощью данной лабораторной работы овладели навыками подключения простейших электрических схем для переменного тока (активное, ёмкостное, индуктивное и реактивное сопротивление), научились строить векторные диаграммы, пользоваться измерительными приборами.

Ответы на контрольные вопросы

Сдвиг фаз между током и напряжением зависит от наличия в ней индуктивного и ёмкостного сопротивления.

В цепи переменного тока полное сопротивление можно рассчитать, из треугольников сопротивлений, по формулам:

;
;
.

Зная ёмкостное и индуктивное сопротивления, частоту тока и силу тока ёмкость и индуктивность можно определить по формулам:

;
.