2. Катушка (№21): Катушки 2 ( №17):

3. Для конденсатора:

3) Присоединяем к зажимам 2-2’ схемы, последовательно включённые: конденсатор, реостат, катушки индуктивности

Произведенные измерения тока, напряжения и мощности заносим в таблицу2.2.

С помощью осциллографа (рис. 2.4) определяем действующие значение тока.

Определяем период Т= 20 мс, частоту f= 50 Гц тока в цепи, фазовый сдвиг φ между напряжением и током. Результаты измерений заносим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 – Значение электрических величин при последовательном соединении элементов

U	I	P	Z	S	Q	Способ определения
В	А	Вт	Ом	ВА	вар
90	0,25					Опыт
	0,247	5,043	363,825	22,23	-21,616	Расчет
	0,24	5	360,1	21,5	-21,5	Измерения осциллографом

Определяем комплексное входное сопротивление цепи

Найдем ток в цепи, полную, активную и реактивную мощность:

,ВА

, Вт

, вар.

Используя показания осциллографа (рис. 2.4), найдём угол сдвига фаз:

Рисунок 2.4- Показания осциллографа с последовательно включенными элементами.

4) Собираем схему смешанного соединения элементов (рис 2.5).

Рисунок 2.5 - схема смешанного соединения элементов.

Подключаем её к зажимам 2-2’ схемы, приведенной на рис. 2.1. измеряем ток. Напряжение и активную мощность, результаты заносим в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 – значение электрических величин при смешанном соединения элементов.

U	U1	I	I1	I2			P		S		Q		Способ определения
В		А				Ом		Вт		В∙А		вар
80	36	0,7	0,09	0,8			14,2						Опыт
	34,7	0,656	0,074	0,724	121,872		13,317		52,48		50,737		Расчет

Определим комплексное сопротивление цепи на рисунке 2.5:

Рассчитаем токи в ветвях схемы и напряжение на параллельно включённых элементах 3 и 4. После расчёта проверяем баланс мощностей:

5) Подключаем к зажимам 2-2’ схемы, приведенной на рис. 2.1 последовательно включенные катушки индуктивности (рис. 2.5). при одном и том же напряжении проводи измерения напряжения и активной мощности для трёх случаев:

a) согласное включение

b) встречное включение

c) отсутствие магнитной связи (М=0) – катушки разнесены или их оси перпендикулярны

Рисунок 2.6 – Схема включения катушек с взаимной индуктивностью.

При встречном включении ток по величине больше. чем при согласном. Измеренные значения токов, напряжений и мощностей заносим в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 – Параметры элементов

Вид включения катушек	U	I	P	Zэ	Rэ	Xэ	Lэ				Способ определения
	В	А	Вт	Ом				Гн		град.
Согласное	89	0,36	15								Опыт
				247,2	38,58	244,17	0,776		81,021		По опытным данным
		0,21	11,907	276,79	27	275,45	0,87		84,40		Расчёт
Встречное	88	0,77	19								Опыт
				144,285	32,04	109,69	0,349		73,71		По опытным данным
		0,418	4,71	143,45	26,96	140,89	0,44		79,26		Расчёт
М = 0	88	0,52	8								Опыт
				163,83	29,58	166,91	0,541		80,12		По опытным данным
		0,54	30,645	111,3	23,79	208,182	0,663		83,48		Расчёт
М= 0,18715 К= 0,206

Согласное подключение:

Встречное подключение:

M=0:

Согласное подключение:

Встречное подключение:

M=0:

6) Подключаем к зажимам 2-2’ схемы, приведенной на рис. 2.1 последовательно включенные конденсатор и реостат с катушкой индуктивности (рис. 2.7).

Из условия для входного реактивного сопротивления X_L-X_c=ω₀∙L₂-1/(ω₀∙C_рез)=0

находим величину резонансной ёмкости C_рез=1/(ω²₍∙L1+L₂₎)= 17.887(мкФ)

U

Рисунок 2.7 – схема для исследования резонанса напряжений в электрической цепи

При одном и том же входном напряжении измеряем ток и мощность для трёх значений емкостей C< C_рез ,C> C_рез ,C = C_рез фазовый сдвиг между напряжением и током, напряжение на участках. Результаты заносим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 – Значение электрических величин при резонансе напряжений

C	U	I	P				, град				Примечание
мкФ	В	А	Вт	В				расчёт		измерение осциллографом
17	50	0,45	12	80,9	44,1	50	9,2		9
37	50	0,95	48	70,4	91,1	50	0		0
57	50	0,83	36	44,5	81,8	50	-13,2		-18

C<C рез

С=С рез

C<C рез

(С < Cрез)

(С > Cрез)

(С = Cрез)

Вывод

Данная расчетно-экспериментальная работа выполнялась с целью более глубокого изучения процессов, происходящих в линейных электрических цепях синусоидального тока. явлений резонанса, сдвига фаз между током и напряжением. При проведении расчетов широко использовался комплексный метод расчета – так называемый символический метод расчета цепей синусоидального тока.

Было проведено экспериментальное и расчетное определение эквивалентных парамет­ров цепей переменного тока, состоящих из различных соединений ак­тивных, реактивных и индуктивно связанных элементов (катушки индуктивности, конденсатор, реостат).

Был проведён расчет цепей с взаимной индукцией, а так же изучение эффекта взаимоиндукции.

Было проведено исследование резонансных явлений, а именно наблюдение резонанса токов и резонанса напряжений. Для наглядности происходящих процессов в электрических цепях при резонансе были построены векторные топографические диаграммы для токов и напряжений.