2020-05-25
119ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3
Тема: Подбор элементов электрических цепей. Расчет цепей переменного тока.
Цель: рассчитать цепь переменного тока при последовательном соединении активного, индуктивного и емкостного сопротивлений.
Количество времени: 2 часа
Методические указания к решению задачи ПЗ № 3
Задача
| R1, Ом | R2, Ом | ХL1, Ом | ХС1, Ом | Дополнительная величина |
| 8 | 4 | 6 | 22 | Р1 = 32 Вт |
1. Определяем полное сопротивление цепи:
Z 
Ом
Если Р1 = I2·R1, тогда 
А
Полное напряжение цепи:
U = I · Z = 2 · 20= 40 В
2. Находим коэффициент мощности цепи. Во избежание потери знака угла (косинус – функция четная) определяем
sin φ = (XL – XС) / Z = (6 – 22) / 20 = - 0,6; φ = -36о50'.
По таблицам Брадиса определяем коэффициент мощности
cos φ = cos 36о50' = 0,8.
3. Определяем активную, реактивную и полную мощности цепи:
Р = U · I · cos φ = 40 · 2 · 0,8 = 64 Вт
Q= U· I · sin φ =40 · 2 ·(- 0,6) = - 48 вар;
S = U · I = 40· 2 = 80 ВА
4. Определяем падения напряжения на сопротивлениях цепи:
UR1 = I · R1 = 2 · 8 = 16 В;
UL1 = I· XL1 = 2 · 6 = 12 В;
|
|
|
UС1 = I · ХС1 = 2 · 22 = 44 В.
UR2= I · R2 = 2 · 4 = 8 В;
5. Построение векторной диаграммы начинаем с выбора масштаба для тока и напряжения. Задаемся масштабом по току: в 1 см – 0,5 А и масштабом по напряжению: в 1 см –8 В. Построение векторной диаграммы начинаем с вектора тока, который откладываем по горизонтали в масштабе 2А/0,5А/см =4 см. Из начала вектора тока, вдоль вектора тока откладываем вектор падения напряжения на активном сопротивлении UR1 в масштабе 16В / 8В = 2 см. Из конца вектора UR1 откладываем в сторону опережения от вектора тока на 90° вектор падения напряжения UL1 на индуктивном сопротивлении длиной длиной 12 В / 8 В/см = 1,5 см. Из конца вектора UL1 откладываем по направлению вектора тока вектор напряжения на активном сопротивлении UR2 длиной 8В/ 8В/см= 1 см. Из конца вектора UR2 откладываем в сторону отставания от вектора тока на 90° вектор падения напряжения на конденсаторе UС1 длиной 44 В / 8 В/см = 5,5 см.
Геометрическая сумма векторов UR1, UL1, UС1 и UС2 равна полному напряжению, приложенному к цепи в масштабе 40В /8В= 5 см.
Задание
При подготовке к практической работе необходимо:
1. самостоятельно изучить методические рекомендации по проведению работы.
2. проработка учебного материала, изложенного в лекциях
3.подготовиться к ответам на контрольные вопросы
Практическая работа
Каждый студент выбирает исходные параметры цепи из таблицы 1.
№ варианта соответствует порядковому № в журнале.
При решении использовать электрическую схему исходя из задания варианта.
Неразветвленная цепь переменного тока содержит активные и реактивные сопротивления, величины которых заданы в таблице 1. Кроме того известна одна из дополнительных величин (U,I,P,Q,S).
|
|
|
Определить (если величины не заданы в таблице):
1) полное сопротивление цепи;
2) напряжение, приложенное к цепи;
3) силу тока в цепи;
4) угол сдвига фаз (величину и знак);
5) активную, реактивную и полную мощности, потребляемые цепью.
Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи и пояснить её построение.
Ответить на контрольные вопросы.
Оформить отчет по практической работе.
Варианты задач для ПЗ № 3
Таблица № 1
Исходные данные к задаче
| Номера вариантов | Варианты рисунка | R1, Ом | R2, Ом | ХL1, Ом | ХL2, Ом | ХС1, Ом | ХС2, Ом | Дополнительная величина |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1. | А | 8 | 4 | 18 | - | 2 | - | I = 10 А |
| 2. | Б | 6 | - | 2 | 10 | 4 | - | U = 40 В |
| 3. | В | 4 | - | 6 | - | 4 | 5 | Р = 100 Вт |
| 4. | Г | 10 | 14 | 18 | - | 20 | 30 | UR2 = 28 В |
| 5. | Д | 32 | - | 20 | 20 | 6 | 10 | I = 4 А |
| 6. | Е | 4 | 2 | 5 | 6 | 3 | - | I = 5 А |
| 7. | Ж | 8 | - | 12 | - | - | 6 | Р = 72 Вт |
| 8. | З | 2 | 6 | - | 10 | 4 | - | U = 20 В |
| 9. | И | 8 | - | - | - | 4 | 2 | S = 50 ВА |
| 10. | К | 3 | - | 12 | - | 5 | 3 | Q = 100 Вар |
| 11. | А | 10 | 20 | 50 | - | 10 | - | Р = 120 Вт |
| 12. | Б | 4 | - | 6 | 2 | 5 | - | Р = 16 Вт |
| 13. | В | 80 | - | 100 | - | 25 | 15 | I = 1 А |
| 14. | Г | 6 | 2 | 10 | - | 1 | 3 | Р = 200 Вт |
| 15. | Д | 32 | - | 25 | 15 | 8 | 8 | UL1 = 125 В |
| 16. | Е | 2 | 4 | 6 | 5 | 3 | - | U = 50 В |
| 17. | Ж | 4 | - | 5 | - | - | 8 | QL1 = 80 Вар |
| 18. | З | 6 | 10 | - | 8 | 20 | - | Q = - 192 Вар |
| 19. | И | 3 | - | - | - | 3 | 1 | U = 30 В |
| 20. | К | 12 | - | 4 | - | 12 | 8 | U = 100 В |
| 21. | Д | 40 | - | 10 | 10 | 30 | 20 | QС1 = - 480 Вар |
| 22. | Б | 4 | - | 3 | 6 | 12 | - | S = 500 ВА |
| 23. | В | 8 | - | 12 | - | 4 | 2 | QL1 = 48 Вар |
| 24. | Г | 50 | 30 | 100 | - | 20 | 20 | Р2 = 480 Вт |
| 25. | Д | 3 | - | 5 | 5 | 4 | 2 | UR1 = 30 В |
| 26. | Е | 8 | 4 | 15 | 10 | 9 | - | S = 2000 ВА |
| 27. | Ж | 8 | - | 12 | - | - | 6 | S = 90 ВА |
| 28. | З | 3 | 5 | - | 12 | 6 | - | S = 40 ВА |
| 29. | И | 8 | - | - | - | 5 | 1 | Р = 32 Вт |
| 30. | К | 24 | - | 8 | - | 25 | 15 | Р = 24 Вт |
Схема цепи для задачи
Вариант А
| 
Вариант Б
|
Вариант В
| 
Вариант Г
|
Вариант Д
| 
Вариант Е
|
Вариант Ж
| 
Вариант З
|
Вариант И
| 
Вариант К
|
Контрольные вопросы
1. Как получить синусоидальную Э.Д.С
2. Как записать в общем виде мгновенное значение синусоидального тока?
3. Назвать основные характеристики синусоидально изменяющейся величины (тока, напряжения).
4. Что называется действующим значением переменного тока?
5. Чему равно полное сопротивление цепи при последовательном соединении активного сопротивления, катушки индуктивности и конденсатора?
6. Каким прибором измеряют активную мощность цепи?
7. Как связаны между собой активная, реактивная, и полная мощности цепи?
8. Что называется резонансом напряжения?
9. Что называется коэффициентом мощности?
10. Чему равно полное сопротивление цепи при резонансе напряжений?
