Лабораторная работа № 4. Исследование неразветвлённой цепи с активным и индуктивным сопротивлением

Тема 3.3 ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ С АКТИВНЫМ И РЕАКТИВНЫМИ СОПРОТИВЛЕНИЯМИ.

Исследование неразветвлённой цепи с активным и индуктивным сопротивлением

Общие сведения из теории:

При прохождении переменного тока через катушку, вокруг неё создаётся переменное поле, которое наводит в катушке ЭДС самоиндукции при I_L

I_L = - I d_i / d_t

Направление ЭДС самоиндукции определяется по закону Ленца: При увеличении тока d_i/d_t.>0 ЭДС самоиндукции отрицательна, т.е. направлена навстречу току, в контуре. Наоборот, при уменьшении тока d_i/d_t.>0 ЭДС самоиндукции положительная и направлена одинаково с током. Таким образом, ЭДС самоиндукции всегда препятствует изменению тока. Это препятствие называется индуктивным сопротивлением.

X_L = WL = 2 п f L

Где L- индуктивность катушки, зависящая от формы и размеров катушки, от числа витков и от сердечника. Измеряется в генри. Катушка обладает, как активным сопротивлением (сопротивление, которое оказывает сам проводник электрическому току), так и индуктивным сопротивлением, поэтому полное сопротивление:

Z=

Мгновенная мощность в такой цепи изменяется с двойной частотой несинусоидально, причём, одна часть расходуется на тепло (нагрев активного сопротивления) – активная мощность:

P=U I cos = U_a I (вт)

А другая часть идёт на создание переменного магнитного поля вокруг катушки – Q – реактивная мощность. P = U I cos = U_a I (вар)

Полная мощность – S= (ва)

Коэффициент мощности - cos =r/z=P/S

Угол в цепи с активным сопротивлением и индуктивностью всегда положительный, т.е. в такой цепи напряжение опережает ток на cos .

Цель работы:

Проследить, как изменяется индуктивность катушки с сердечником и без него.

Приборы и оборудование:

1. Амперметр Э30 5 А

2. Вольтметр Э30 250 В

3. Катушка индуктивности на 1200 витков с активным сопротивлением r=13Ом

4. Сердечник в катушке.

5. Катушка с сердечником – 1шт.

6. Катушка без сердечника – 1 шт.

Порядок выполнения работы:

1.Ознакомиться с приборами.

2. Собрать схему и показать её руководителю занятий.

Собрать схему цепи:

3. Провести два замера тока и напряжение катушки с сердечником и без него.

Данные записать в таблицу 1.

Таблица 1

Порядок замера	U	Uрез.	Uk	I	cos
B	B	B		----

4. Провести расчёт для двух замеров.

Определить:

- Полное сопротивление катушки – Z

- Индуктивное сопротивление – X_L

- Индуктивность катушки – L

- Падение напряжения на активном сопротивлении – U_a

- Падение напряжения на индуктивном сопротивлении – U_L

- Активную мощность – Р

- Реактивную мощность – Q

- Полную мощность – S

- Коэффициент мощности - cos

- Энергию магнитного поля - W_L

Данные записать в таблицу 2.

Таблица 2

Порядок замера	Rp	R	Zk	Xl	L	Z	Pa	Ql	S	Ua	Ul
Ом	Ом	Ом	Ом	Гн	Ом	Вт	Вар	ВА	В	В

5. В масштабе построить векторные диаграммы напряжений и треугольники сопротивлений для двух случаев.

6. Сделать вывод по проделанной работе (как изменяется ток, напряжение, сопротивление cos цепи с изменением индуктивности).

Использованные источники: [1], [7], [8], [9].

Контрольные вопросы:

1. Как записать закон Ома для данной цепи?

2. Что такое идеальная катушка?

3. Особенности энергетических процессов в данной цепи.

Дата добавления: 2015-05-06