Лабораторна робота № 5

Дослідження кола змінного струму з паралельним з'єднанням елементів R, L, C.

Мета роботи - перевірити виконання законів Кірхгофа, побудувати по досвідченим даним векторні діаграми, розрахувати активну, реактивну і повну потужності кола; перевірити на досвіді умови резонансу струмів.

Теоретичні відомості

5.1. Пояснення до роботи

При паралельному з'єднання елементів в колі змінного струму вектор струму в нерозгалужене частини кола дорівнює сумі векторів струмів гілок, а сума векторів напруг елементів гілок дорівнює вектору напруги, прикладеної до кола. Довжини векторів беруть рівними в масштабі показаннями приладу. Масштаби для струмів і напруг вибирають різними.

Розглянемо приклад побудови векторної діаграми кола (рис. 5.1, б), Будують осі під кутами φ₁ і φ₂ проводять вектори струмів I ₁ і I ₂ в результаті складання I ₁ і I ₂ отримують вектор I. Під кутом φ₁ проводять вектор U _RK, під кутом -90 ⁰ до нього будують U _L, як суму U _RK і U _L знаходять U _K. Із кінця U _K під кутом φ₁ до дійсної осі проводять U _R1, кінець якого повинен збігатися з кінцем вектора U.

Під кутом φ ₂ проводять вектор U _R2 і з кінця U _R2 під кутом -90 ° до нього проводять вектор U _З кінець вектора U _З повинен збігтися з кінцем вектора U.

5.2. Виконання роботи

5.2.1. Підготовка до роботи

При підготовці до лабораторної роботи студент зобов'язаний виконати наступні вимоги:

• вивчити за матеріалами лекцій та підручників тему "Коло синусоїдального струму з паралельним з'єднанням елементів";
• освоїти побудова векторних діаграм для кіл з послідовним з'єднанням елементів R, L, C, отримати у викладача номер варіанта (табл. 5.6) і заповнити табл. 5.1;
• приготувати протокол за зазначеним формою. У Протоколі зобразіть монтажні Схеми досліджуваних кіл.

а)

Рис. 5.1. Схема кола з паралельним з'єднанням R, L, С (а) і векторна діаграма цього кола (б).

 

5.2.2. Виконання досліджень

I. Зібрати коло з паралельним з'єднанням R, С (рис. 5.2). Підключити коло за допомогою провідників до виходу "Блок змінної напруги". Перемикач частота встановити в положення "2 Кгц", перемикач форми сигналу встановити в положення "Синусоїда".

2. Включити тумблер "Мережа" і ручкою "Напруга" встановити 7.. 10 В. Виміряти струми I, I _R, I _C; дані вимірювань занести в табл. 5.2. Зняти напругу, вимкнути мережу.

3. Зібрати коло (рис. 5.3), подати на коло напругу 10 В, виміряти напруги на резисторі R1 і котушці, дані вимірювань занести в табл. 5.3. Зняти напругу, вимкнути мережу.

4. Зібрати коло (рис. 5.4). Подати на коло напругу 10... I5B. Виміряти струми I, I _1, I _2, напруги на елементах гілок, дані вимірювань занести і табл. 5.4.

5. Зібрати коло (рис. 5.5). Конденсатор змінної ємності С4 підключити за допомогою провідників. Подати на коло напругу 5... 7В, Перемикати ємність конденсатора С4 до тих пір, поки струм в нерозгалужене частини кола досягнуть мінімального значення, після чого виміряти струми в обох гілках.

 

5.2.З. Розрахункова частина

Побудувати векторну діаграму для кола (рис, 5.2). За даними вимірів визначити повну потужність всього кола S, активну потужність Р, реактивну Q,, cos _φ, φ. Результати розрахунків занести в табл. 5.2.

Побудувати векторну діаграму для кола (рис. 5.3). За векторній діаграмі (див. лабораторну роботу № 4) визначити падіння напруги на активному опорі котушки U _RK. Розрахувати R _K, Z _K, X _K, падіння напруги на реактивному опорі котушки U _L,, активну потужність усього кола P _заг. При цьому R _K розрахувати двома способами: по напрузі U _RK і виходячи зі значень Z _K і X _K. Результати розрахунків занести в табл. 5.3.

Побудувати векторну діаграму кола (рис в 5.4). Для побудови векторної діаграми доцільно користуватися поясненнями до даної роботи (див. розд. 4), Розрахувати всі параметри, наведені в табл.5.4.

побудувати векторну діаграму для випадку резонансу струмів. Розрахувати опір конденсатора C4, відповідне резонансу струмів, активну потужність кола, провідності гілок. Результати розрахунків занести в табл. 5.5.

 

5.3. Контрольні питання

1. Як побудувати векторні діаграми для цінуй з паралельним з'єднанням: двох елементів - R і L, R і С, трьох елементів - R, L, С?.

2. Як записати перший закон Кірхгофа для кола, який складається з трьох паралельно з'єднаних елементів - R, L, С?

3. Які умови і слідства резонансу струмів?

4. Як розрахувати повне комплексне з'єднання при паралельному з'єднання елементів R1 і R2; R і L; R, L, С?

Протокол лабораторної роботи № 5

Дослідження кола змінного струму з паралельним з'єднанням R, L, C елементів

Номери та параметри елементів згідно заданому варіанту      Таблиця 5.1

Варіант	Найменування	R1	R2	L	З
	Номер елементу
	Параметр
	Iдоп

Рис. 5.2. - Схема кола з паралельним з'єднанням R, C.

 

Таблиця 5.2 - Результати досліджень та розрахунків кола з паралельним з'єднанням R, С

Дослід				Розрахунок
U	I	IR	IC	S	P =IR2R1	P=UIcosφ	Q =IC2X	Q=UIsinφ	Cosφ	φ
B	A	А	А	В*A	Вт	Вт	вар	вар		град

 

Рис. 5.5. - Схема кола для дослідження резонансу струмів

 

Таблиця 5.5 -Результати дослідження резонансу струмів

Досвід				Розрахунок
U	I	I1	I2	XрезС4	У2=XС4/	В1= XK/	P = I2RK
В	А	А	А	Ом	Ом -1	Ом -1	Bт

 

 

Таблиця 5.6

Номера	R1	R2	L	C
1	02	01	23	14
2	02	01	23	17
3	01	02	23	15
4	02	01	24	15
5	02	01	24	14
6	01	02	24	17
7	01	02	25	15
8	03	02	20	16
9	02	03	SI	16
10	02	03	21	14
11	01	03	27	14
12	01	03	27	18
13	01	03	23	18
14	01	03	23	16