Metodichka (1) / LABA1
.DOCЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
“ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА”
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Практическое ознакомление с простейшими цепями однофазного переменного тока, измерение основных электрических величин - напряжений, токов, мощности; исследование явлений резонанса в неразветвленных и разветвленных цепях.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА: [1] глава 2; [2] главы 2, 3; [3] §§ 1.1—1.17; [4] глава 2.
ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: ЛАТР с вольтметром, реостат, катушка индуктивности, батарея конденсаторов, ваттметр, 3 вольтметра, 4 амперметра.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
1. Записать паспортные данные используемых приборов.
2. Измерение мощности, потребляемой активной нагрузкой. Собрать цепь по схеме рис. 1.1.
Рисунок 1.1
Таблица 1.1 |
||||
I, A |
U, В |
P = UI |
Pw |
g, % |
|
|
|
|
|
3. Изучение разветвленной цепи переменного тока.
Собрать цепь по схеме рис. 1.2.
Изменяя с помощью батареи конденсаторов величину емкости С от 0 до 40мкф ступенями через 5 мкф, измерить для каждого случая напряжение U, мощность PW, токи I0, IR, IL, IC.Результаты измерений занести в таблицу 1. 2.
Рисунок 1.2
Таблица 1.2 |
||||||
C |
U |
PW |
I0 |
IR |
IL |
IC |
0 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
Построить векторные диаграммы для случая резонанса токов (параллельный резонанс) IC = IL, и двух случаев, далеких от резонанса (IC < IL и IC > IL).
4. Изучение последовательной цепи переменного тока.
Собрать цепь по схеме рис. 1. 3.
Рисунок 1.3
Изменяя с помощью батареи конденсаторов величину емкости C от 0 до 40 мкф ступенями через 5 мкф, измерить для каждого случая мощность PW, ток I н напряжения U0, UR, UL, UC. Результаты измерений занести в таблицу 1.3.
Таблица 1.3 |
||||||
C |
PW |
I |
U0 |
UR |
UL |
UC |
0 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
Построить векторные диаграммы для случая резонанса напряжений (последовательный резонанс) UC = UL, и двух случаев, далеких от резонанса UC > UL и UC < UL.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Почему в ваттметре, включенном в цепь постоянного тока, отклонение стрелки указателя определяется произведением напряжения U и тока I на нагрузке, т. е. мощностью постоянного тока P = UI?
2. Почему в том же ваттметре, включенном в цепь переменного тока, отклонение стрелки определяется уже произведением P = UIcosj, т.е. активной мощностью переменного тока? Откуда берется cosj?
3. Что произойдет с показаниями ваттметра, если в цепи (опыт 1) поменять местами или концы токовой обмотки (I и I*) или обмотки напряжения (U и U*), и почему?
4. ... а если поменять местами одновременно концы обеих обмоток?
5. Постройте векторную диаграмму для разветвленной цепи (опыт 2) при условии IL = IR и: 1) IC = 0, 2) IC = IR, 3) IC = 2IR.
6. Что можно сказать о величинах реактивных и полной проводимости цепи (опыт 2) при резонансе токов?
7. Почему общий ток I0 разветвленной цепи (опыт 2) при изменении емкости С меняется по U - образной кривой? Покажите это с помощью векторной диаграммы.
8. Постройте векторные диаграммы для последовательной цепи (опыт 3) при условии UL = UR и: 1) UC = 2UR, 2) UC = UR, 3) UC = 0.
9. Что можно сказать о величинах реактивных и полного сопротивления цепи (опыт 3) при резонансе напряжения?
10. Почему падение напряжения на активном сопротивлении UR = f(C) (опыт 3) изменяется по куполообразной кривой? Покажите это с помощью векторной диаграммы.
11. Как можно увеличить коэффициент мощности в цепи переменного тока с активно-индуктивной нагрузкой?
12. Для чего производится компенсация сдвига фаз между током и напряжением в цепи переменного тока?