Л2
.docxМинистерство науки и высшего образования РФ ФГБОУ ВО “Уфимский государственный авиационный технический университет”
Кафедра ЭлИ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ
СОЕДИНЕНИИ R-L и R-C
Выполнил студент гр. ЭЭ-201Б Борисов И.А.
Проверила : доцент кафедры Мельничук О.В.
Уфа-2022
1. Цель и задачи занятия
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 активноиндуктивным 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.
4. Экспериментальная часть
4.2. Рабочее задание
1. Соберите в пакете схемотехнического моделирования
MicroCap электрическую цепь, состоящую из последовательно
соединенных резистора R, катушки индуктивности L и
синусоидального источника ЭДС E с частотой f = 50Гц (рис. 2.12).
Параметры элементов схемы (R, L и E) выдаются преподавателем
каждому студенту индивидуально в виде распечатки на ЭВМ.
Вариант 1
Е=50 В; R=100 Ом; L=100 мГн; C=16 мкФ
2. Для получения временных диаграмм напряжений в
исследуемой цепи необходимо запустить анализ переходных
процессов (Analysis/Transient). В появившемся окне анализа
переходных процессов установить значения параметров
исследования и нажать кнопку Run
3. Получите временные диаграммы для двух значений активного
сопротивления (R и 2R) при неизменной индуктивности L.
Полученные графические зависимости перенесите в отчет по
лабораторной работе.
По полученным временным диаграммам определите
амплитудные значения напряжений на резисторе (URm) и
индуктивности (ULm), активной (Pm) и реактивной (Qm) мощностей
цепи, временной сдвиг между входным напряжением и током (t).
№ |
Установленные величины |
Измеренные величины |
||||||||
Uвх, В |
R, Ом |
L, мГн |
C,мкФ |
URm, мВ |
ULm, мВ |
UCm,В |
Pm, мВт |
Qm, мвар |
t, мс |
|
1 |
50 |
100 |
100 |
|
23.023 |
25.523 |
|
25.922 |
23.423 |
0.9 |
2 |
50 |
200 |
100 |
|
25.022 |
25.922 |
|
25.922 |
25.022 |
0.5 |
3 |
50 |
100 |
200 |
|
25.021 |
26.821 |
|
26.821 |
24.321 |
1.8 |
4 |
50 |
100 |
|
16 |
25.021 |
|
26.521 |
24.021 |
21.521 |
1.5 |
5 |
50 |
200 |
|
16 |
25.021 |
|
27.521 |
25.021 |
22.521 |
2.5 |
6 |
50 |
100 |
|
64 |
25.008 |
|
28.521 |
26.021 |
23.521 |
3.513 |
Для R=100, Опыт 1
Опыт 2, Для R=200
Опыт
3
Опыт 4,
Опыт 5
Опыт 6
Расчётные величины (R,L) |
||||||||||||
№ |
UR, мB |
UL, мB |
P, мВт |
Q, мВт |
φ, град |
сosφ |
I, A |
Z, Oм |
R, Ом |
XL, Ом |
L, Гн |
S, BA |
1 |
16,28 |
18,05 |
18,33 |
16,56 |
16,2 |
0.96 |
0,75 |
32,4 |
31,1 |
9,09 |
0,19 |
59,36 |
2 |
17,69 |
18,33 |
18,33 |
17,69 |
9 |
0,937 |
0,74 |
34,42 |
32,25 |
12,03 |
0,24 |
113 |
3 |
17,69 |
18,97 |
18,96 |
17,2 |
32,4 |
0,844 |
0,73 |
34,58 |
29,19 |
18,54 |
0,37 |
32,09 |
Расчётные величины (R,С) |
||||||||||||
№ |
UR, мB |
UС, мB |
P, мВт |
Q, мВт |
φ, град |
сosφ |
I, мA |
Z, мOм |
R, мОм |
XС, мОм |
С, мкФ |
S, мBA |
1 |
17,69 |
18,75 |
16,99 |
15,22 |
27 |
0.89 |
0,59 |
43,69 |
38,9 |
19,89 |
100 |
15,2 |
2 |
17,69 |
19,46 |
17,69 |
15,92 |
45 |
0,7 |
0,6 |
43,83 |
30,68 |
31,3 |
339 |
15,78 |
3 |
17,68 |
20,17 |
18,4 |
16,63 |
63,23 |
0,45 |
0,62 |
43,26 |
19,47 |
38,63 |
518 |
16,63 |
Вывод: по данным результатов эксперимента и расчетам теоритических соотношений в цепях R-L и R-C, построили векторные диаграммы, из которых можно заметить что в этих цепях изменение напряжения какого-либо пропорционально изменению его параметра и обуславливает противоположное изменение на другом элементе. Из треугольников сопротивлений видно, что при постоянном значении одного элемента полное сопротивление цепи будет зависеть только от сопротивления другого элемента. Таким образом, теоретическое соотношение было доказано на практике.
Из треугольников мощностей видно, что полная мощность будет зависеть от реактивной мощности, если активное сопротивление будет неизменно, и от активной мощности, если реактивное сопротивление будет неизменно. При уменьшении активного сопротивления в цепи R-L угол, равный разности начальных фаз между входным напряжением и током, увеличивается и стремится к Π/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 емкости угол увеличивается.
