Обработка данных, представление результатов

А. По данным измерений и вычислений постройте топографическую диаграмму напряжений неразветвленной цепи (рис. 2). Для этого необходимо выбрать масштаб напряжения m_u, В/см (значение масштаба напряжения подберите так, чтобы топографическая диаграмма занимала площадь, не меньше, чем полстраницы тетради).

С началом координат комплексной плоскости совместите начало вектора тока І. Направьте его вдоль положительного направления действительной оси “+1” (длина этого вектора произвольная), то есть примите начальную фазу тока . Если принять потенциал зажима “ a ” цепи , то на комплексной плоскости ему будет соответствовать начало координат “0”.

Напряжение на резисторе R 1 совпадает по фазе с током (напряжением на резисторе R _И пренебречь в результате его незначимости). Поэтому вектор напряжения U _R1 отложите вдоль вектора тока І. Длина вектора напряжения . Таким образом, потенциалу точки d электрической цепи соответствует точка d на комплексной плоскости.

Напряжение на емкостном элементе отстает от тока на 90^o, поэтому вектор напряжения U _С отложите перпендикулярно вектору тока І вниз от точки d. Длина вектора этого напряжения , то есть потенциалу точки е электрической цепи соответствует точка е на комплексной плоскости.

Напряжение U _k на реальной катушке (напряжение между точками е и h на схеме замещения – рис. 2) состоит из напряжения U _Rk на активном сопротивлении R _k катушки (напряжения между точками е і g на резистивном элементе схемы замещения) и напряжения U _Lk на индуктивном сопротивлении X _k= L _k катушки (напряжения между g і h на индуктивном элементе схемы замещения). Напряжение U _Rk совпадает по фазе с током І (угол ), а напряжение U _Lk опережает ток І на угол . Тогда очевидно, что напряжение U _k на реальной катушке опережает ток І на кут . Значение угла и напряжений U _Rk и U _Lk неизвестгы. Поэтому для построения на топографической диаграмме напряжений векторов U _k и U используется метод засечек. Метод базируется на равенстве, которое в соответствии со вторым законом Кирхгофа для исследуемой цепи (см. рис. 1) имеет вид:

Из этого выражения следует, что место расположения точки h на комплексной плоскости, которая соответствует потенциалу точки h на схеме замещения, можно определить с помощью циркуля. Для этого радиусами и из точек е и а (в качестве центров) проведите две дуги так, чтобы они пересеклись между собой. Точка этого пересечения и является искомой точкой h. Соедините точки е и h -получите вектор U _k, а точки а и h – вектор U.

Для определения активной и реактивной составляющих напряжения на катушке индуктивности разложите вектор U _k на два вектора: U _Rk – параллельный вектору І (отрезок eg) и U _Lk – перпендикулярный вектору І (отрезок hg). Точка пересечения g указанных отрезков соответствует потенциалу точки g на схеме замещения. Измерив с помощью линейки длины l_eg та l_hg этих отрезков, найдите искомые составляющие напряжения на катушке:

Для определения активной и реактивной составляющих напряжения на входе электрической цепи разложите вектор U на два вектора: U _a – параллельный вектору І (отрезок аm), и U _p – перпендикулярный вектору І (отрезок hm). Измерив с помощью линейки длины l_am и l_hm этих отрезков, найдите искомые составляющие напряжения U:

Б. Рассчитайте параметры элементов электрической цепи: активное сопротивление резистора R ₁; емкостное сопротивление Х _С и ёмкость С конденсатора; активное R _К, индуктивное X _К и полное Z _К сопротивления катушки и индуктивность L _К.

В. Рассчитайте параметры электрической цепи: активное R, реактивное Х и полное Z сопротивления:

; ; .

Г. Определите активную Р, реактивную Q та полную S мощности по формуле:

Д. Рассчитайте сдвиг фаз j, например, по формуле:

Ж. Результаты расчетов занесите в таблицу 3.

З. Постройте треугольники сопротивлений, напряжений и мощностей в соответствии с выбранным масштабом.

Таблица 3

Результаты расчетов

R ₁, Ом

X _C, Ом

C, мкФ

R _K, Ом

X _K, Ом

Z _K, Ом

L _K, мГн

R, Ом

X, Ом

Z, Ом

P, Вт

Q, ВАр

S, ВА

j, град

К. С учетом числовых значений соответствующих величин запишите выражения:

- для мгновенного тока и мгновенного напряжения на входе цепи (начальную фазу тока принять ровной нулю);

- для действующих тока и напряжения на входе в комплексной форме;

- для комплексной мощности.

Л. Рассчитайте абсолютные и относительные погрешности между рассчитанными (см. таблицу 3) и номинальными (см. таблицу 1) значениями сопротивления резистора R ₁, ёмкости конденсатора С и индуктивности катушки L_К по формулам:

М. Определите абсолютную и относительную погрешности между рассчитанным (см. таблицу 3) и полученным экспериментально (см. таблицу 2) значениями угла сдвига фаз j:

Н. Сформулируйте выводы по работе в целом (индивидуальные по форме и конкретные по содержанию).

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Беневоленский С.Б., Марченко А.Л. Основы электротехники. Учебное пособие для втузов. – М.: Издательство Физико-математической литературы, 2006. – 568 с.

2. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника: Учебное пособие для неэлектротехн. спец. вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 526 с.

3. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника: Учебное пособие для неэлектротехн. спец. вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 440 с.

4. Китаев В.Е. Электротехника с основами промышленной электроники: Учебник для проф.-техн. уч-щ / 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985. - 224 с.

5. Лихачев В.Л. Электротехника. Практическое пособие. – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2008. – 608 с.

6. Мурзин Ю.М., Волков Ю.И. Электротехника: Учебное пособие. – СПб.: Питер, 2007. – 443 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Карманный справочник по электронике и электротехнике / Н.В. Нефедова, П.М. Каменев, О.М. Большунова. – Изд. 3-е. Ростов н/Д: Феникс, 2008. – 283 с.

2. Кисаримов Р.А. Справочник электрика. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ИП Радиософт, 2007. – 512 с.

3. Электротехника и электрические машины: Для студентов неэлектрических специальностей / Э.Л. Мальц, Ю.Н. Мустафаев. – СПб.: ОАО «Печатный двор», 2009. – 304 с.

4. Электротехника и электроника: лабораторный практикум для студентов неэлектротехнических специальностей. В 3 ч. Ч. 1. Электрические цепи / Сост.: И.В. Новаш [и др.]. – Изд. 2-е, испр. – Минск: БНТУ, 2008. – 110 с.

5. Электротехнический справочник. Т. 1. Составитель И.И. Алиев. – М.: ИП Радиософт, 2006. – 480 с.

6. Электротехнический справочник / С.Л. Корякин-Черняк, О.Н. Партала, Ю.Н. Давыденко, В.Я. Володин. – СПб.: Наука и Техника, 2009. – 464 с.

ССЫЛКИ СЕТИ INTERNET

1. http://ets.ifmo.ru/usolzev/intmod/index.htm

2. http://fictionbook.ru/author/yuliya_valerievna_sherbakova/yelektronika_i_yelektrotehnika_shpargalka/

3. http://fn.bmstu.ru/electro/

4. http://www.electrolibrary.info/bestbooks/b_uch.htm

5. http://www.kgau.ru/distance/etf_03/el-teh-ppp/index.html

6. http://www.marketelectro.ru/biblio/sprav

7. http://www.td-helz.com.ua/Speed_Motor_article.html

8. http://www.twirpx.com/files/tek/emachines/

ПРИЛОЖЕНИЕ