Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединении
Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединении.
Лабораторная работа
Цель работы
1. Проверить практически и уяснить, какие физические явления происходят в цепи переменного тока.
2. Рассчитать параметры отдельных элементов электрической цепи.
3. Построить по опытным данным векторные диаграммы.
Теоретическое обоснование
При
подведении к зажимам последовательно
соединённых активного сопротивления
R,
индуктивности L
и ёмкости C
синусоидального напряжения U=U>M>sinWt
и
тока
I=I>M>sin(Wt-U).
Сдвиг
фаз между напряжением и током определяется
по формуле
,
где X>L>=2pfL,
-
соответственно индуктивное и ёмкостное
сопротивления.
Действующее значение тока в цепи можно найти по закону Ома:
где
-
полное сопротивление цепи.
Если Х>L>>X>C>, то и U>1>>U>2> - ток в этом случае отстаёт от напряжения в сети. В случае X>L><X>C> и U>1><U>2> - ток опережает напряжение. Когда X >L>=X>C>, то U>1> =U>2 >– ток и напряжение совпадают по фазе.
Для
цепи с последовательным соединением
резистора, индуктивной катушки и
конденсатора по измерянным значениям
напряжения U>R>,U>C>,
U>K>,
U,
тока
I
и
активной мощности Р можно определить
параметры цепи. Сопротивление резистора
,
ёмкостное сопротивление
.
Определив Х>С>
и
зная промышленную частоту тока f
=
50
Гц, можно найти мощность конденсатора
Параметры катушки определяются из формулы X>L>=2pfL
Определяем
индуктивность катушки
.
Оборудование:
Блок питания.
Стенд для измерения активного и реактивного сопротивлений.
Щит приборный №1.
Ход работы
Подключить блок питания к стенду.
Собрать схему, подключив приборы, соединительными проводами.
Включив тумблер на стенде, подаём напряжение на схему.
Ставим перемычку на дроссель, замеряем напряжение на резисторе и конденсаторе.
Ставим перемычку на конденсатор, замеряем напряжение на резисторе и дросселе.
Замеряем напряжение в схеме при последовательном соединении резистора конденсатора и дросселя, на каждом элементе.
Результаты опытов занести в таблицу, схемы исследований
|
Данные изменений |
Результаты измерений |
|||||
|
I |
U>1> |
U>2> |
U>общ> |
X>c> |
R |
Z |
|
0,44 |
210 |
22 |
211 |
50 |
477,3 |
480 |
;
;
|
Данные изменений |
Результаты измерений |
|||||
|
I |
U>1> |
U>2> |
U>общ> |
X>L> |
R |
Z |
|
0,42 |
210 |
632 |
666 |
1505 |
500 |
1586 |
;
;
;
|
Данные изменений |
Результаты измерений |
|||||||||
|
I |
U>1> |
U>2> |
U>3> |
U>общ> |
X>L> |
X>C> |
R |
Z |
C |
L |
|
1 |
200 |
50 |
150 |
224 |
150 |
50 |
200 |
224 |
0,16 |
0,48 |
;
;
;
;
;
;
Вывод
С помощью данной лабораторной работы овладели навыками подключения простейших электрических схем для переменного тока (активное, ёмкостное, индуктивное и реактивное сопротивление), научились строить векторные диаграммы, пользоваться измерительными приборами.
Ответы на контрольные вопросы
Сдвиг фаз между током и напряжением зависит от наличия в ней индуктивного и ёмкостного сопротивления.
В
цепи переменного тока полное сопротивление
можно рассчитать, из треугольников
сопротивлений, по формулам:
;
;
.
Зная
ёмкостное и индуктивное сопротивления,
частоту тока и силу тока ёмкость и
индуктивность можно определить по
формулам:
;
.