ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 295
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
– маховик для установки заданного выходного напряжения;– клеммы вторичной обмотки автотрансформатора;– клеммы выпрямленного напряжения ( + ) и (–);– два тумблера включения выпрямителя.Блок ламповых реостатов имеет три группы ламп, которые через клеммы А и Х, В и Y, С и Z подключаются к сети. Сопротивления в каждой группе зависят от количества включенных ламп. Включение лампы производится тумблером, установленным под лампой.Лабораторная работа № 1Исследование последовательной цепи переменного токаЦель работыИзмерение и вычисление параметров последовательной цепи. Приобретение навыков в построении векторных диаграмм.Программа работы1. Ознакомиться с лабораторным стендом и выбрать необходимые измерительные приборы и электрооборудование.2. Собрать измерительную цепь (рис. 1. 1, а) и после проверки ее преподавателем записать паспортные данные используемых приборов в таблицу "Паспортные данные приборов".3. Подключить к измерительной цепи последовательно соединенные катушку индуктивности и конденсатор. Снять резонансную кривую зависимости тока цепи от емкости конденсатора. 4. Исследовать работу неразветвленной цепи, содержащей: а) последовательно соединенные катушку индуктивности и конденсатор;б) катушку индуктивности;в) конденсатор;г) ламповый реостат.5. НИРС: снять резонансную кривую зависимости тока цепи от частоты напряжения питания, используя звуковой генератор переменной частоты.Методические указания по выполнению работы1. Выбор пределов измерения измерительных приборов производится исходя из следующих условий:а) предел измерения вольтметров и обмотки напряжения ваттметра зависит от величины измеряемого напряжения (250 В);б) предел измерения амперметра определяется величиной максимального тока в цепи (1 А).2. При сборке схемы использовать ламповый реостат, который обладает только активным сопротивлением rr; катушку индуктивности со стальным сердечником zk, которая обладает активным сопротивлением rk и реактивным (индуктивным) сопротивлением xk; переменный конденсатор с дискретным изменением емкости, который обладает реактивным (емкостным) сопротивлением
xс (активным сопротивлением конденсатора можно пренебречь).Рис. 1.1. Принципиальные схемы:а — измерительная цепь; б — нагрузки, подключаемые к зажимам измерительной цепи (последовательное соединение катушки индуктивности и конденсатора, катушка индуктивности, конденсатор, ламповый реостат)3. Для снятия резонансной кривой подключить к точкам ХТ3, ХТ4 измерительной цепи (рис. 1.1, а) последовательно соединенные катушку индуктивности и конденсатор.Изменяя емкость конденсатора от 0,5 до 10 мкФ, через 0,5 мкФ записать в табл.1.1 значения емкости и тока.По полученным экспериментальным данным построить резонансную кривую I=f(C). Определить резонансную емкость конденсатора Ср, соответствующую максимальному значению тока. Провести прямую, параллельную оси абсцисс, на уровне 0,7 Imax и определить емкости конденсатора Cmin и Cmax, соответствующие точкам пересечения этой прямой и резонансной кривой.Таблица 1.1Зависимость тока цепи от емкости конденсатора при последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора
4. Для исследования работы неразветвленной цепи к точкам ХТ3, ХТ4 измерительной цепи (рис. 1.1, а) поочередно подключить нагрузки, приведенные на рис. 1.1, б: последовательно соединенные катушку индуктивности и конденсатор; катушку индуктивности; конденсатор; ламповый реостат. Произвести измерения тока, мощности и напряжений. Результаты измерения записать в табл. 1.2.При последовательно соединенных катушке индуктивности и конденсаторе измерения произвести при трех емкостях конденсатора Cmin , Ср и Cmax , определенных ранее. Обработка результатов измерений и составление отчета по работеПри последовательном соединении участков электрической цепи полное сопротивление всей цепи (1.1)и определяется из выражения (1.2)где r — активное сопротивление всей цепи
Активное сопротивление катушки вычисляется по формуле: (1.3)где Рk — активная мощность, потребляемая катушкой индуктивности, в опытах 1, 2, 3 и 4 равная активной мощности всей цепи Р.Реактивное (индуктивное) сопротивление катушки определяется следующим образом: (1.4)где - полное сопротивление катушки индуктивности.
Индуктивность катушки вычисляется по формуле: (1.5)где ω, с-1 — круговая частота напряжения питания; f = 50 Гц — циклическая частота напряжения питания.Реактивное (емкостное) сопротивление конденсатора можно вычислить следующим образом: (1.6)Емкость конденсатора определяется по формуле: . (1.7)Коэффициенты мощности всей цепи cosφ и катушки индуктивности cosφк вычисляются по формулам: (1.8) (1.9)Составляющие напряжения катушки Uak— активная и реактивная Upk — определяются по формулам: (1.10)Активное сопротивление лампового реостата определяется по данным опыта 6 как (1.11)Реактивное сопротивление всей цепи при последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора можно определить по формуле: . (1.12)Рассчитанные значения параметров цепи записать в табл. 1.3.По результатам измерений и расчетным данным строятся векторные диаграммы. На рис. 1.2 приведен пример построения векторной диаграммы.Рис. 1.2. Пример построения векторной диаграммы для последовательного соединения катушки индуктивности и конденсатораТаблица 1.3Параметры неразветвленной цепи
При построении векторных диаграмм для последовательного соединения элементов электрической цепи за исходный вектор принимается вектор тока. Векторы напряжений откладываются в масштабе, общем для всех напряжений. Вектор Ūr совпадает по направлению с вектором тока, а вектор Ūс отстает от вектора тока на угол π/2. Вектор напряжения Ūk строится как векторная сумма вектора активной составляющей Ūаk, совпадающего по фазе с вектором тока, и вектора индуктивной составляющей Ūpk, опережающего вектор тока на угол π/2.Вектор приложенного к схеме напряжения Ū равен векторной сумме векторов напряжений на отдельных элементах цепи.При последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора и условиихk= хс . (1.13)наступает резонанс напряжений.В этом режиме цепь ведет себя как активное сопротивление: (1.14)При резонансе напряжений, если реактивные сопротивления катушки индуктивности и конденсатора значительно больше активного сопротивления цепи, на катушке индуктивности и конденсаторе возникают перенапряжения, величина которых существенно больше напряжения питания, что может привести к пробою изоляции и выходу из строя этих элементов. В отчете привести:– принципиальные схемы с необходимыми пояснениями;– паспортные данные приборов; – таблицы и расчетные формулы; – резонансную кривую;– векторные диаграммы для режимов, указанных преподавателем.
xс (активным сопротивлением конденсатора можно пренебречь).Рис. 1.1. Принципиальные схемы:а — измерительная цепь; б — нагрузки, подключаемые к зажимам измерительной цепи (последовательное соединение катушки индуктивности и конденсатора, катушка индуктивности, конденсатор, ламповый реостат)3. Для снятия резонансной кривой подключить к точкам ХТ3, ХТ4 измерительной цепи (рис. 1.1, а) последовательно соединенные катушку индуктивности и конденсатор.Изменяя емкость конденсатора от 0,5 до 10 мкФ, через 0,5 мкФ записать в табл.1.1 значения емкости и тока.По полученным экспериментальным данным построить резонансную кривую I=f(C). Определить резонансную емкость конденсатора Ср, соответствующую максимальному значению тока. Провести прямую, параллельную оси абсцисс, на уровне 0,7 Imax и определить емкости конденсатора Cmin и Cmax, соответствующие точкам пересечения этой прямой и резонансной кривой.Таблица 1.1Зависимость тока цепи от емкости конденсатора при последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора
| C, мкФ | |
| I, A | |
; x – реактивное сопротивление всей цепи.
Таблица 1.2
Результаты измерений в неразветвленной цепи
| № п/п | Характер нагрузки | Измеренные величины | Примечание | ||||
| U, B | I, A | P, Вт | Uk, B | Uc, B | |||
| 1 | Катушка индуктивности и конденсатор | | | | | | xk < xc(Cmin= ) |
| 2 | | | | | | xk = xc (Cp= ) | |
| 3 | | | | | | xk > xc (Cmax= ) | |
| 4 | Катушка индуктивности | | | | | | |
| 5 | Конденсатор | | | | | | Cmin= |
| 6 | Ламповый реостат | | | | | | |
Индуктивность катушки вычисляется по формуле: (1.5)где ω, с-1 — круговая частота напряжения питания; f = 50 Гц — циклическая частота напряжения питания.Реактивное (емкостное) сопротивление конденсатора можно вычислить следующим образом: (1.6)Емкость конденсатора определяется по формуле: . (1.7)Коэффициенты мощности всей цепи cosφ и катушки индуктивности cosφк вычисляются по формулам: (1.8) (1.9)Составляющие напряжения катушки Uak— активная и реактивная Upk — определяются по формулам: (1.10)Активное сопротивление лампового реостата определяется по данным опыта 6 как (1.11)Реактивное сопротивление всей цепи при последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора можно определить по формуле: . (1.12)Рассчитанные значения параметров цепи записать в табл. 1.3.По результатам измерений и расчетным данным строятся векторные диаграммы. На рис. 1.2 приведен пример построения векторной диаграммы.Рис. 1.2. Пример построения векторной диаграммы для последовательного соединения катушки индуктивности и конденсатораТаблица 1.3Параметры неразветвленной цепи
| № п/п | Ламповый реостат | Катушка индуктивности | Конденса-тор | Вся цепь | ||||||||||
| rr, Ом | rk, Ом | xk, Ом | zk, Ом | cosφk | L, мГн | Uak, B | Upk, B | xc,Ом | C, мкФ | r, Ом | x, Ом | z,Ом | cosφ | |
| 1 | | | | | | | | | | | | | | |
| ... | | | | | | | | | | | | | | |
При построении векторных диаграмм для последовательного соединения элементов электрической цепи за исходный вектор принимается вектор тока. Векторы напряжений откладываются в масштабе, общем для всех напряжений. Вектор Ūr совпадает по направлению с вектором тока, а вектор Ūс отстает от вектора тока на угол π/2. Вектор напряжения Ūk строится как векторная сумма вектора активной составляющей Ūаk, совпадающего по фазе с вектором тока, и вектора индуктивной составляющей Ūpk, опережающего вектор тока на угол π/2.Вектор приложенного к схеме напряжения Ū равен векторной сумме векторов напряжений на отдельных элементах цепи.При последовательном соединении катушки индуктивности и конденсатора и условиихk= хс . (1.13)наступает резонанс напряжений.В этом режиме цепь ведет себя как активное сопротивление: (1.14)При резонансе напряжений, если реактивные сопротивления катушки индуктивности и конденсатора значительно больше активного сопротивления цепи, на катушке индуктивности и конденсаторе возникают перенапряжения, величина которых существенно больше напряжения питания, что может привести к пробою изоляции и выходу из строя этих элементов. В отчете привести:– принципиальные схемы с необходимыми пояснениями;– паспортные данные приборов; – таблицы и расчетные формулы; – резонансную кривую;– векторные диаграммы для режимов, указанных преподавателем.