ТЭЦ 4

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем (КИБЭВС)

" Исследование разветвленной цепи переменного тока"

Отчет по лабораторной работе №4

По дисциплине «Теория электрических цепей»

Студенты гр. 739-1:

_________ Климанов М.Д.

_________Курилович Н. О.

1.06.2020

Руководитель

Старший преподаватель

Кафедры КИБЭВС

________ Пехов О.В.

1.06.2020

1 Введение

Целью лабораторной работы является экспериментальная проверка токораспределения в разветвленных цепях синусоидального переменного тока, содержащих активные и реактивные нагрузки (резисторы, конденсаторы, индуктивные элементы).

2 Краткая теоретическая часть

Гармонические колебания – одна из наиболее распространённых форм тока и напряжения в электрических цепях. При гармоническом воздействии на линейную цепь реакция цепи в установившемся режиме – также гармоническая функция.

Внешний вид лицевой панели макета со схемой электрической принципиальной приведен на рис. 2

Питание макета осуществляется от сети переменного тока 220 В, 50 Гц. Макет содержит один источник синусоидальной электродвижущей силы (э.д.с.) Е и две цепи нагрузок, которые можно поочередно подключать к источнику с помощью тумблера SAI.

Рисунок 2 - Макет для исследование разветвленной цепи переменного тока

3 Ход работы

3.1 Рассчитать все токи и напряжения цепи с индуктивными элементами.

Частоту источника в соответствии с номером варианта, указанного преподавателем, действующее значение э.д.с. принять E=1В.

Расчетная схема цепи представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Расчетная схема цепи

Расчетные соотношения для комплексов действующих значений токов

и напряжений:

Результаты занесены в таблицы 3 и 4.

3.2 Замерить напряжения на элементах цепи с катушками индуктивности.

Для выполнения данной лабораторной работы была использована программа моделирования цифровых и аналоговых схем Electronic Workbench 5. Запустите программу и соберите схему как показано на рисунке 3.

Рисунок 3 – Цепь для выполнения работы

Рассчитать действующие значения напряжений на всех элементах цепи. Экспериментальные и расчетные значения токов и напряжений занести в таблицу 1 и таблицу 2

Таблица 1

		Напряжение на элементах
		UR1,мВ	UR2,мВ	UR3,мВ	UL1,мВ	UL2,мВ
Расчет	Действующее значение	1000	864	655,5	497	754
Эксперимент	Действующее значение	1000	864	655,5	497	754

Таблица 2

		Токи ветвей			Сопротивления
		I1,мА	I2,мА	I3,мА		R1,Ом	R2,Ом	R3,Ом
Расчет	Действующее значение	4,54	2,88	4,37		220	300	150
Эксперимент	Действующее значение	4,54	2,88	4,37

3.3 Замерить фазовые сдвиги между синусоидами токов и напряжений.

Чтобы измерить сдвиг фаз в цепи необходимо воспользоваться двухканальным осциллографом. Подключить осциллограф к цепи и замерить фазовый сдвиг между током и напряжением на элементе R2.

Результаты измерений занести в таблицу 3.

Таблица 3

	ϕR2°	ϕL1°	ϕR3°	ϕL2°
Расчет	29	51	49	59
Эксперимент	29	51	49	59

3.4 Построить векторную диаграмму цепи, показанной на рисунке 2.

Для построения векторной диаграммы токов и напряжений использовать расчетные данные из п.3.1 программы. На рисунке с диаграммами указать масштабы токов и напряжений.

Рисунок 2 - Векторная диаграмма цепи

3.5 Рассчитать все токи и напряжения цепи с конденсаторами.

Расчетная схема цепи приведена на рисунке 4

Рисунок 4 - Расчетная схема

Расчетные соотношения для комплексов действующих значений токов

и напряжений:

Результаты занести в таблицы 4 и 5

Таблица 4

		Напряжение на элементах
		UR4, мВ	UR5, мВ	UR6, мВ	Uс1, мВ	Uс2, мВ
Расчет	Действующее значение	1000	685,5	403,5	727,7	1548,3
Эксперимент	Действующее значение	1000	685,5	403,5	727,7	1548,3

		Токи ветвей
		I4, мА	I5, мА	I6, мА	R4, Ом	R5, Ом	R6, Ом
Расчет	Действующие значение	4,54	4,57	2,69	220	150	150
Эксперимент	Действующие значение	4,54	4,57	2,691

Таблица 5

3.6 Перевести на схеме тумблер SA1 в положение «2» и выполнить для цепи с конденсаторами все пункты программы экспериментальных исследований, проведенных ранее для цепи с индуктивными элементами. Замерить фазовые сдвиги между синусоидами токов и напряжений.

Подключить осциллограф к цепи как показано на рисунке 7, и замерить фазовый сдвиг между током и напряжением на элементе С1. Затем, пользуясь тем, что сумма острых углов в прямоугольном треугольнике равна 90°, найдите фазовый сдвиг на резисторе R5.

Подключите осциллограф аналогичным образом, чтобы провести измерения на ветви с элементами R6 и С2.

Результаты измерений занести в таблицу 6.

Таблица 6

	ϕR5°	ϕс1°	ϕR6°	ϕс2°
Расчет	46	53	66	32
Эксперимент	46	53	66	32

3.7 Построить векторную диаграмму цепи, показанной на рисунке 5.

Для построения векторной диаграммы токов и напряжений использовать расчетные данные из п.3.1 программы. На рисунке с диаграммами указать масштабы токов и напряжений.

Рисунок 5 – Векторная диаграмма цепи

4 Вывод

В ходе выполнения лабораторной работы, была проведена экспериментальная проверка токораспределния в разветвленных цепях синусоидального переменного тока, содержащих активные и реактивные нагрузки (резисторы, конденсаторы, индуктивные элементы).

Для выполнения макета схемы электрической принципиальной цепи использовалась программа "Electronics Workbench". Так как в программе используются идеальные условия - погрешности в вычислениях отсутствуют.

Томск 2020