Порядок выполнения работы. Работа состоит из двух этапов

Работа состоит из двух этапов. На первом проводят исследования режимов работы катушки индуктивности и конденсатора в отдельности. На втором при последовательном включении этих элементов.

1. Собрать цепь с катушкой индуктивности согласно рис. 16, сопротивление R реостата подобрать по указанию преподавателя. Также по указанию преподавателя установить первоначальное значение напряжения источника питания. Замкнуть ключ К и снять показания приборов. Повторить опыт 3 – 4 раза, меняя напряжение источника питания. Результаты занести в табл. 1.

2. Разомкнуть ключ К и установить максимальное сопротивление реостата R. При неизменном напряжении питания (по указанию преподавателя) снять показания приборов и занести в табл. 1. Плавно уменьшая сопротивление реостата провести 3 опыта, снять показания приборов и занести данные измерений в табл. 1.

3. Для первых опытов, при условии замкнутого ключа определить значение – полное и – активное сопротивление катушки индуктивности и вычислить среднее их значение

; ;

Рассчитать величину x_L, L для каждого опыта и определить среднее их значение по формулам

; .

3. Собрать схему с батареей конденсаторов и реостатом (рис. 17). Произвести измерения при условиях, аналогичных пунктам 1 и 2. Занести результаты измерений в таблицу 2.

4. Собрать схему с последовательным соединением батареи конденсаторов и катушки индуктивности (рис. 18). Установить по заданию преподавателя необходимое напряжение источника питания U. Исследование проводить по следующей методике:

а). Провести опыт резонанса напряжений. Рассчитать величину по формуле

.

Величина рассчитана в пункте 2, (рад/с). Выбрать с помощью батареи конденсаторов ближайшее к значение емкости. То есть установить значение , снять показания приборов и занести данные измерений в табл. 3.

б). Каждый раз уменьшая предыдущее значение мощности на величину 2 – 4 мкФ, повести 2 – 3 опыта и записать показания в табл. 3.

в). Восстановить значение и, каждый раз увеличивая предыдущее значение ёмкости на 2 – 4 мкФ, провести 2 – 3 опыта. Результаты измерений записать в табл. 3.

г). Определить максимальные значения параметров при изменении . Устанавливая на батарее конденсаторов значение ёмкости наиболее близкое к значению

определить U_{C max}. Устанавливая значения емкости близкие к значениям

,

измерить параметры и с их помощью по формуле (40) экстремальные значения реактивной мощности.

5). Произвести расчет всех параметров в табл. 1, 2, 3 по формулам, приведенным в работе.

Примечание. В табл. №3 приведены два столбца, определяющие емкость батареи конденсаторов: C и C _ист. В ячейках столбца C указывают величину емкости, набранную на батарее конденсаторов непосредственно перед каждым опытом. В ячейках столбца C _ист указывают истинное значение емкости, которое определяют по формуле после проведения опытов.

6). Построить комплекты векторных диаграмм (треугольники сопротивлений напряжений и мощностей, а также вектор тока, соответствующие одному и тому же опыту, в одной системе комплексных координат, но в разных масштабах). Для данных в таблицах 1 и 2 каждому студенту построить по два комплекта векторных диаграмм, соответствующих опыту при замкнутом ключе и при разомкнутом ключе (номера опытов задаются преподавателем). Для данных в таблице 3 каждому студенту необходимо построить по три комплекта векторных диаграмм (треугольники напряжений и вектор тока), соответствующих дорезонансному (), резонансному () и зарезонансному () режимам работы цепи.

7). Построить по данным табл. №3 графики зависимостей параметров режима работы цепи от изменения емкости конденсаторов (рис. 10 – 14).

Рекомендуемая литература

1. Электротехника. Учебн. для неэлектротехнич. спец. ВУЗов / Под ред. В. Г. Герасимова. М.: Высшая школа, 1985 (подраздел 2.12).

2. Касаткин А. С., Немцов М. В. Электротехника: Учебн. пособие для ВУЗов. М.: Издательский центр «Академия». 2005, (подразделы 2.11, 2.12, 2.13, 2.14, 2.21).

3. Общая электротехника / Под ред. А. Т. Блажкина. Л.: Энергоатомиздат. 1986, п.п. 2.7, 2.10.

4. Борисов Ю. М., Липатов Д. Н., Зорин Ю.Н. Электротехника: Учебн. Для ВУЗов. М.: Энергоатомиздат. 1985 (подразделы 2.9, 2.10, 2.11, 2.12).

Контрольные вопросы

1. Какие сопротивления называются реактивными и почему?

2. Что такое параметры катушки индуктивности, конденсатора. Как они определяются?

3. Какие энергетические процессы протекают в цепи с последовательным соединением R, L, C - элементов?

4. Какие энергетические процессы протекают в цепи с последовательным соединением R, L -элементов (R, C - элементов)?

5. Объяснить на примере порядок построения векторных диаграмм для цепи с последовательным соединением R, L, C - элементов.

6. Провести анализ построенных по заданию лабораторной работы векторных диаграмм.

7. Провести анализ построенных по заданию лабораторной работы графиков.

8. Сформулировать условие резонанса и определить параметры режима работы каждого элемента при резонансе напряжений.

9. Дана электрическая цепь с последовательным соединением R, L, C - элементов, которая подключена под напряжение u = 400sin(314 t), В. Решить задачу для одного из вариантов по заданию преподавателя:

– R =20, Ом, L =96, мГн, С =53, мкФ. Найти I; U_L; U_C; φ; – R =100, Ом, L =191, мГн, С =53, мкФ. Найти I; cosφ; ; P; Q; S; – R =80, Ом, L =144, мГн, С=26,5, мкФ. Найти I; U_L; U_C; Q; P; S;

10. Дана электрическая цепь с последовательным соединением R, L, C- элементов. Вольтметры, измеряющие падение напряжения на элементах, показали следующие значения:

– U_R =100, В, U_L =40, B, U_C =70, В; – U_R =200 В, U_L =180 B, U_C =90 В;

– U_R =50 В, U_L =200 B, Uc = U_C В.

Найти общее напряжение на зажимах цепи и угол сдвига фаз между напряжением и током. Решить задачу для одного из вариантов по заданию преподавателя.

~

Рис.1.

Рис. 2.

Рис. 3.

Рис. 4.

Рис. 5.

Рис. 6.

Рис. 7.

Рис. 8

Рис. 9.

Рис. 10.

Рис. 11.

Рис. 12.

Рис. 13

Рис. 14.

и определяются из условия

.

~

Рис. 15.

~

Рис. 16.

~

Рис. 17.

~

Рис. 18.

Таблица 1.

Дата добавления: 2015-05-06