Исследование неразветвленной

 ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Исследовать явления, происходящие в цепи переменного тока при последовательном соединении элементов.

2. Научиться вычислять параметры цепи.

3. Научиться анализировать работу цепи с помощью построенных по данным опыта векторных диаграмм напряжений и тока.

НЕОБХОДИМЫЕ ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1.Регулируемый источник напряжения переменного тока (клеммы А¢, В¢)

2. РезисторыR₁, R₂, R_3.

3. Катушки индуктивности L₁, L₂, L₃.

4. Батарея конденсаторов C.

5. Ваттметр.

6. Амперметр.

7. Вольтметр.

8. Монтажные провода – 13 шт., провода для подключения вольтметра – 2 шт., щуп для подключения амперметра.

       ПРОГРАММА РАБОТЫ И УКАЗАНИЯ К ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЮ

1. Перед выполнением работы определить расположение источника питания с регулятором напряжения, измерительных приборов, других элементов цепи, необходимых для работы.

ВКЛЮЧАТЬ СТЕНД ТОЛЬКО С РАЗРЕШЕНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ!

2. Собрать электрическую цепь согласно схеме, приведенной на рисунке 1, соединив между собой все три катушки последовательно и согласно.

Рисунок 1

Примечание: до подачи питания в цепь убедится, что регулятор напряжения установлен на нулевой отметке.

После проверки цепи преподавателем включить сетевое напряжение стенда и напряжение питания цепи.

Установить с помощью регулятора переменного напряжения ток в цепи I = 0,5 A (по амперметру, включенному в цепь).

Ваттметром измерить мощность, потребляемую цепью, вольтметром измерить напряжение U, подводимое к цепи, и напряжения на отдельных элементах – U_R, U_K, U_C; результаты измерений записать в таблицу 1(опыт 1).

Таблица 1

№ опыта	I, A	U, B	UR,B	UC,B	UK,B	P, Bт	f, Гц

Примечание: после каждого опыта регулятор напряжения доводить до нулевой отметки и отключать напряжение цепи.

4. Из схемы, изображенной на рисунке 1, исключить батарею конденсаторов. Схема принимает вид согласно рисунку 2.

Рисунок 2

5. Собрать электрическую цепь согласно схеме, приведенной на рисунке 2, и после проверки ее преподавателем провести измерения мощности и напряжений при токе I=0,5 А. Данные измерений занести в таблицу 1(опыт2).

6. Из схемы, изображенной на рисунке 1, исключить катушки индуктивности. Схема принимает вид, как показано на рисунке 3.

 

Рисунок 3

 

Собрать электрическую цепь согласно схеме, приведенной на рисунке 3,  и после проверки ее преподавателем провести измерения мощности, напряжений при токе в цепи I = 0,5 А. Данные измерений занести в таблицу 1 (опыт 3.).

8. Регулятор напряжения установить на нуль, источник напряжения и стенд выключить, данные всех измерений показать преподавателю, и, в случае их достоверности, разобрать цепь.

9. Пользуясь соответствующими формулами рассчитать:

а) коэффициент мощности cos jи угол сдвига фаз j всей цепи;

б) коэффициент мощности cos j_к и угол сдвига фаз j_к катушек индуктивности;

в) полное сопротивление z _к, активное сопротивление R_к, индуктивное сопротивлениеx_L и индуктивностьL_к катушек индуктивности; 

г) активное сопротивление резисторов R;

д) емкостное сопротивление x_С  и емкость С батареи конденсаторов.

Данные расчетов занести в таблицу 2.

 

Таблица 2

№  опыта	сosj	j,°	cosjк	jк,°	R,Ом	Xс,Ом	С,Ф	Zк,Oм	Rк,Ом	XL,Ом	Lк,,Гн
1
2
3

 

10. Построить в масштабе векторные диаграммы напряжений и тока для всех опытов.

 

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Номер и название работы, номер стенда.

2. Цельработы.

3. Основные сведения из теории.

4. Схемы исследуемых цепей.

5. Данные экспериментов, сведенные в таблицу 1.

6. Расчет параметров цепей: cosj, j, cosj_к, j_к, R, x_с, C, z_к, R_к, x_L, L_к.

7. Данные расчета параметров цепей, сведенные в   таблицу 2.

8. Построенные в масштабе векторные диаграммы напряжений и тока для всех опытов.

9. Выводы по результатам работы (смотри контрольные вопросы).

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дать определение понятия переменного тока. Назвать параметры переменного синусоидального тока.

2. Как использованы закон Ома и закон Кирxгофа для расчета цепей переменного тока?

3. Чем характеризуются активные и реактивные элементы в цепях переменного тока?

4. Формулы активных и реактивных сопротивлений и мощностей.

5. Что называется векторной диаграммой электрической цепи?

6. Объяснить построение векторных диаграмм в работе.

7. Построить векторную диаграмму для предложенной преподавателем произвольной электрической цепи.

8. Объяснить порядок расчета параметров исследуемых в работе электрических цепей.

9. Записать выражение для определения полного сопротивления исследуемых в работецепей, а также для предложенной преподавателем произвольной неразветвленной электрической цепи.

10. В каких цепях переменного тока имеет место сдвиг фаз между током и напряжением и в каких цепях он отсутствует?

1.1 В каких электрических цепях и при каком условии напряжение на реактивных элементах может значительно превысить напряжение навходе цепи? Как называется данное явление? Построить векторную диаграмму, отражающую это явление.