5 семестр (вечерка) / Лаболаторные работы / Лабараторная работа №6, третья. Исследование установившегося синусоидального режима в простых цепях / Лабараторная работа №6, третья
.docxФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
Кафедра теоретических основ электротехники
ОТЧЕТ
по лабораторной работе № 6
«Исследование установившегося синусоидального режима в простых цепях»
Выполнил : Попов Алексей Павлович
Группа № 9802
Преподаватель: Езеров Кирилл Сергеевич
Санкт-Петербург, 2021
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
Исследование установившегося синусоидального режима в простых цепях
Работа № 6. Исследование установившегося синусоидального режима в простых цепях
Цель работы: практическое ознакомление с синусоидальными режимами в простых RL-, RC- и RLC-цепях.
Схема установки
Рис. 1. Схема установки для исследования установившегося синусоидального режима в RC цепи
Рис. 2. Схема установки для исследования установившегося синусоидального режима в RL цепи
Рис. 3. Схема установки для исследования установившегося синусоидального режима в RLC цепи
Основные расчетные формулы.
1. Расчетная формула для определения емкости RC цепях:
Комплексное сопротивление конденсатора
ZC = , тогда емкость (Ф)
C = = = = , где f – установленная частота, UC – установленное напряжение.
2. Расчетная формула для определения индуктивности в RL цепях:
Комплексное сопротивление катушки
ZL = , тогда индуктивность (Гн)
L = = = .
3. Расчетная формула для определения угла сдвига напряжений в RC цепи
φВД = - arctg ( ), аналогично для RL цепи
4. Расчетная формула для определения угла сдвига напряжений в RLC цепи
ПРОТОКОЛ НАБЛЮДЕНИЙ
Лабораторная работа №6
Исследование установившегося синусоидального режима в простых цепях
Таблица 1. Исследование установившегося синусоидального режима в RC и RL цепях
Устанавливают |
Измеряют |
Вычисляют |
||||||||
RC схема |
||||||||||
f, кГц |
U0, В |
I, мА |
UR, В |
Uc, В |
UL,В |
φосц |
R, Ом |
C, мкФ |
L, мГн |
φВД |
7,50 |
1,99 |
3,86 |
0,75 |
1,87 |
- |
68 |
194,30 |
0,0438 |
- |
-67,49 |
15,00 |
2,00 |
6,72 |
1,29 |
1,44 |
- |
42 |
191,96 |
0,0495 |
- |
48,14 |
RL схема |
||||||||||
7,50 |
2,00 |
5,45 |
1,05 |
- |
1,60 |
58 |
192,66 |
- |
6,23 |
56,73 |
3,75 |
2,00 |
8,07 |
1,56 |
- |
1,18 |
32 |
193,31 |
- |
6,21 |
37,10 |
Таблица 2. Исследование установившегося синусоидального режима в RLC цепях
Устанавливают |
Измеряют |
Вычисляют |
||||||
f, кГц |
U0, В |
I, мА |
UR, В |
Uc, В |
UL,В |
φосц |
φВД |
|
8,60 |
2,00 |
9,43 |
1,84 |
3,59 |
3,57 |
0 |
75,59 |
|
17,20 |
2,00 |
3,27 |
0,63 |
0,62 |
2,49 |
72 |
78,55 |
|
4,30 |
2,00 |
2,63 |
0,50 |
2,34 |
0,42 |
64 |
79,73 |
Резонансная частота f0 = 4,3 кГц
Экспериментальный макет: R01= 50 Ом_________________________________
__________________________________________________________________
Выполнил Попов А.П.
Факультет электроники
Группа № 9802
“____” __________ _____
Преподаватель: ______________
Обработка результатов эксперимента
6.2.1 Исследование установившегося синусоидального режима в RL и RC цепях.
Для RC цепи:
Вычисление сопротивления резистора R при f = 7.5 кГц.
R = =515,5440… Ом ≈ 515,54 Ом;
C = = = 0,043 (мкФ);
φВД = - arctg ( ) = - arctg ( ) = -67,49o.
Вычисления для остальных сопротивлений, емкостей и угла сдвига аналогичны. Результаты занесены в таблицу 1.
Рис. 4. Осциллограмма тока и напряжения исследуемой цепи
Рис. 5. Векторные диаграммы тока и напряжений конденсатора при f = 7.5 кГц (слева) и f = 15 кГц (справа).
Для RL цепи:
Вычисления для остальных сопротивлений, индуктивностей и угла сдвига аналогичны. Результаты занесены в таблицу 1.
Рис 6. Векторная диаграмма тока и напряжений катушки при f – 7,5 кГц
Рис 7. Векторная диаграмма тока и напряжений катушки при f – 3,75 кГц
6.2.2 Исследование установившегося синусоидального режима в RLC цепи.
Расчет угла сдвига в RLC цепи:
Рис 8. Векторная диаграмма тока и напряжений RLC при f – 4,3 кГц
Векторные диаграммы при других значениях частоты аналогичны. Диаграмма при f=8,6 кГц слишком громоздка. Значения угла сдвига занесены в таблицу 2.
Контрольные вопросы.
Почему ?
Ток емкостного элемента опережает напряжение. Общее напряжение вычисляется по формуле:
Почему с ростом частоты значения и увеличились, а и уменьшились? Изменились ли ?
обратно пропорционально частоте, поэтому при увелечении частоты уменьшается , что ведёт к уменьшению и увелечению , ток увеличивается и уменьшается угол опережения напряжения. и – константы.
Почему ?
Ток индуктивного элемента отстаёт напряжение и общее напряжение вычисляется по формуле:
Почему с уменьшением частоты значения и увеличились, а и уменьшились? Изменились ли ?
прямо пропорционально частоте, поэтому при уменьшении частоты уменьшается , что ведёт к уменьшению и увелечению , ток увеличивается и уменьшается угол отставания от напряжения. и – константы.
Почему ?
Ток индуктивного элемента отстаёт напряжение, а ток и емкостного элемента опережает напряжение и общее напряжение вычисляется по формуле:
Вывод
В ходе выполнения лабораторной работы ознакомились с синусоидальными режимами в RL, RC, и RLC цепях. Вычисленные в ходе проведения лабораторной работы значения емкости, индуктивности и сопротивления близки между собой и в пределах погрешности измерительных приборов совпадают с указанными на схеме значениями. Кроме емкости конденсатора, что не нарушает теоретических выкладок, а скорее связано с грубой ошибкой измерений. По построенным векторным диаграммам можно убедиться в выполнении основных исследуемых свойств RL, RC, RLC цепей.