Laba_2_Po_Toe
.docМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Уфимский государственный авиационный технический университет»
Кафедра ТОЭ
Лабораторная работа №2
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ
СОЕДИНЕНИИ R-L и R-C
Выполнил:
студент группы
Принял:
Доцент кафедры ТОЭ
Чечулина И.Е.
УФА – 2019
Цель : экспериментальная проверка основных теоретических
соотношений в цепи переменного тока при последовательном
включении активного и реактивного сопротивлений; исследование
влияния параметров последовательного соединения R-L и R-C на
изменение угла сдвига фаз между входным напряжением и током.
Задачи: в результате выполнения лабораторной работы
студенты должны:
– знать основные фазовые соотношения для цепей с активно-
индуктивным и активно-емкостным элементами;
– уметь выполнять расчеты в цепи, содержащей
последовательно соединенные активные, индуктивные и емкостные
элементы;
– иметь навыки экспериментального определения параметров
цепи переменного тока.
Таблица 2.1
Измеренные величины |
||||||
№ |
U1, В |
U2, В |
U3, В |
I, А |
P, Вт |
(град.) |
1 |
50 |
25.5 |
39 |
0.37 |
11.65 |
52 |
2 |
50 |
29 |
37 |
0.34 |
11.32 |
48 |
3 |
50 |
23.1 |
51 |
0.26 |
6.69 |
59 |
4 |
50 |
31.5 |
39 |
0.375 |
11.87 |
-51 |
5 |
50 |
34.5 |
36 |
0.34 |
12.10 |
-46 |
6 |
50 |
41 |
29.5 |
0.29 |
8.69 |
-54 |
Таблица 2.2
Расчетные величины (для цепи R, C) |
||||||||||
№ |
Zk, Ом |
R, Ом |
Rk Ом |
Х L Ом |
L, Гн |
Сosk() |
Q, ВАр |
S, ВА |
, град |
Cos |
1 |
105.4 |
68.9 |
16.23 |
104.14 |
0.33 |
0.1537 |
14.32 |
18.5 |
50.74 |
0.6328 |
2 |
108.82 |
85.29 |
12.63 |
108.08 |
0.34 |
0.1161 |
12.6 |
17 |
47.87 |
0.6712 |
3 |
196.15 |
88.85 |
10.11 |
195.89 |
0.12 |
0.0515 |
11.6 |
13 |
63.2 |
0.4509 |
XC = UC/I = 28.4/0.19 = 149.474 Ом = 2**f
Q = XC*I2 = UC*I f = 50 Гц
S = U*I = 2**50 = 314.159 рад/с
C = 1/XC*
Таблица 2.3
Расчетные величины(для цепи R, L) |
|||||||
№ |
Z, Ом |
R, Ом |
Xc, Ом |
C, мФ |
Cos() |
Q, ВАр |
S, ВА |
1 |
133.33 |
84 |
104 |
30 |
0.6293 |
14.57 |
18.75 |
2 |
147.06 |
101.74 |
105.88 |
30 |
0.6946 |
12.23 |
17 |
3 |
172.41 |
141.38 |
101.72 |
22 |
0.5878 |
11.73 |
14.5 |
Zk =
Rk = UR/I
Xk = Uk/I
Lk =Xk/
Q = Xk*I2 = Uk*I
S = U*I
Треугольники сопротивлений
Векторные диаграммы
Выводы: Сняв результаты эксперимента и, рассчитав теоретические
соотношения в цепях R-L и R-C, построили векторные диаграммы, из которых видно, что при уменьшении сопротивления в цепи R-L напряжение на сопротивлении будет уменьшаться и тем самым увеличивается напряжение на катушке, а при увеличении индуктивности напряжение на катушке увеличивается. При увеличении сопротивления в цепи R-C напряжение на сопротивлении увеличивается и тем самым уменьшается ёмкость конденсатора. При уменьшении ёмкости напряжение на конденсаторе уменьшается, а напряжение на сопротивлении увеличивается.
Из треугольников сопротивлений видно, что при неизменной ёмкости и индуктивности полное сопротивление цепи зависит только от активного сопротивления, а при неизменном активном сопротивлении полное сопротивление цепи зависит только от ёмкости конденсатора и индуктивности катушки. Таким образом, теоретическое соотношение было доказано на практике.
Из треугольников мощностей видно, что полная мощность цепи будет зависеть от реактивной мощности, если активное сопротивление будет неизменно, и от активной мощности, если реактивное сопротивление будет неизменно. Отношение реактивного сопротивления к активному будет равно tg. При уменьшении активного сопротивления в цепи R-L угол, равный разности начальных фаз между входным напряжением и током, увеличивается и стремится к /2. При увеличении индуктивности в той же цепи угол уменьшается. При увеличении сопротивления в цепи R-C угол, равный разности начальных фаз между входным напряжением и током, увеличивается и стремится к нулю. При уменьшении ёмкости угол так же уменьшается. На осциллографе наблюдали осциллограмму зависимости напряжения и тока от угловой частоты. Вектор напряжения на реактивном сопротивлении опережает вектор тока на угол /2.