5

Лабораторна робота № 6

Тема: Дослiдження елементiв кола змiнного струму – R, L, C за умов

послiдовного з’єднання.

Мета: Визначити активнi та реактивнi значення iмпедансу для резистора R,

iндуктивностi L та конденсатора C. Розрахувати невiдомi значення ємностi С та iндуктивностi L за допомогою вiдомого опора R.

Дослiдити спiввiдношення напруг на елементах за умов послiдовного резонансу. Побудувати векторнi дiаграми напруг i струмiв.

Обладнання: Стенд з опором, iндуктивнiстью, конденсаторами, мультиметр,

блок живлення змiнного струму. Для побудови креслень векторних дiаграм додатково потрiбен циркуль.

План роботи

Монтажну схему стенду наведено на малюнку злiва. На стендi розташовано резистор R, iндуктивнiсть L, конденсатори C1, C2. Стенд дозволяє дослiдити рiзнi варiанти з’єднання елементiв кола змiнного струму за допомогою перемичок X1-X3, що встромляються у гнiзда 1-11. Можливi позицiї позначено на малюнку пунктиром.

Увага! Схеми, що мають у своєму складi iндуктивнi елементи можуть iнодi виробляти неочiкуванi сплески пiдвищенної напруги пiд час комутацiї елементiв схеми. Це може призвести до болючого удару електричним струмом.

Тому усi комутацiї пермичок треба обовязково виконувати з вiд’єднаним шнуром блока живлення!

В дослiджуємих схемах струм не вимiрюється, а розраховується за напругою на опорi R. Чисельне значення цього опора є базою для усiх наступних розрахункiв. Обов’язково занотуйте значення цього опора

R=

А ктивнi та реактивнi значення iмпедансу окремих елементiв визначаються за допомогою векторних дiаграм струмiв i напруг.

Вiдповiднi трикутники напруг для сумiжних пар елементiв треба будувати за допомогою циркуля (по трьом вiдомим сторонам - напругам).

Приклад побудови трикутникiв напруг для узагальненого випадку послiдовного RLC контуру наведено на малюнку.

1. Дослiдження RC ланки

Зiбрати стенд для одного з варiантiв ємностi C згiдно завдання

C=C1	C=C2	C=C1&C2	Електрична схема

Перемичкою X3 закорочено iндуктивнiсть L (точки 2-3). Таким чином iндуктивнiсть вилучено з схеми, i вона не буде впливати на вимiри.

1.1. Вимiряти напругу джерела живлення E (точки 1-11), напругу на опорi U_R (точки 1-2), наругу на конденсаторi U_C (точки 5-11). Результати занести до таблицi RC до стовпчика |U|.

1.2. Побудувати трикутник напруг U_R →U_C →E.

1.3. За допомогою трикутника напруг розрахувати напруги U ^R та U^X, вiдповiдаючi активнiй R та реактивнiй X складовим iмпедансу вiдповiдного елемента, або їх комбiнацiї. Результати занести до таблицi.

1.4. Розрахувати струм кола I. Результат занести до таблицi.

1.5. Розрахувати модуль iмпедансу |Z|, активну R i реактивну X складовi iмпедансу конденсатора C та всiє RC ланки. Результати занести до таблицi.

Таблиця RC

Елемент	Напруга			Струм I	Iмпеданс
	|U|	UR	UX		|Z|	R	X
R	UR=					R=	0
C	UC=
RC	E=

1.6. Розрахувати ємнiсть конденсатора C.

Навести формулу розрахунку

C=

Частота струму в мережi електропостачання f=

2. Дослiдження RL ланки

Монтажна схема	Електрична схема	Перемкнути перемички стенду таким чином, щоб вилучити конденсатори. 2.1. Вимiряти напругу джерела живлення E (точки 1-11), напругу на опорi UR (точки 1-2), напругу на iндуктивностi UL (точки 2-4). Результати занести до таблицi RL до стовпчика |U|. 2.2. Побудувати трикутник напруг UR →UL →E. 3.3. За допомогою трикутника напруг розрахувати напруги U R та UX елементiв та їх комбiнацiй. Результати занести до таблицi. 2.4. Розрахувати струм кола I. Результат занести до таблицi. 2.5. Розрахувати модуль iмпедансу |Z|, активну R i реактивну X складовi iмпедансу iндуктивностi L та всiє RL ланки. Результати занести до таблицi.

Таблиця RL

Елемент	Напруга			Струм I	Iмпеданс
	|U|	UR	UX		|Z|	R	X
R	UR=					R=	0
L	UL=
RL	E=

2.6. Розрахувати iндуктивность L.

Навести формулу розрахунку

L=

3. Дослiдження послiдовного резонансного RLC контуру

Зiбрати стенд для того ж самого варiанту C, що дослiджувався для RC ланки (дивись наступний малюнок).

3.1. Вимiряти напругу джерела живлення E (точки 1-11), напругу на опорi U_R (точки 1-2), напругу на iндуктивностi U_L (точки 2-4), напругу на конденсаторi U_C (точки 5-11). Вимiряти напруги на парах сумiсних елементiв U_RL (точки 1-4), U_LC (точки 2-11). Результати занести до таблицi RLC до стовпчика |U|.

3.2. Побудувати трикутники напруг:

U_R →U_L → U_RL; U_L →U_C → U_LC; U_R →U_LC → E.

Оцiнити похибку (розбiг початкової i кiнцевої точки) ламаного контуру отриманого з векторiв U_R→U_L →U_C → E.

C=C1	C=C2	C=C1&C2	Електрична схема

3.3. За допомогою трикутника напруг розрахувати напруги U ^R та U^X, вiдповiдаючi активнiй R та реактивнiй X складовим iмпедансу вiдповiдного елемента, або їх комбiнацiї. Результати занести до таблицi.

3.4. Розрахувати струм кола I. Результат занести до таблицi.

3.5. Розрахувати модуль iмпедансу |Z|, активну R i реактивну X складовi iмпедансу елементiв схеми та їх комбiнацiй. Результати занести до таблицi.

Таблиця RLC

Елемент	Напруга			Струм I	Iмпеданс
	|U|	UR	UX		|Z|	R	X
R	UR=					R=	0
L	UL=
C	UC=
RL	URL=
LC	ULC=
RLC	E=

2.6. Порiвняти активнi i реактивнi складовi iмпедансу iндуктивностi L та ємностi С для таблиць RC, RL, RLC

Узагальненi параметри елементiв електричного кола

R=
L=	RL=
C=	RC=

Векторнi дiаграмми напруг i струмiв