GSK_93 электротехника Laboratornaya_rabota

Лабораторная работа №2

Исследование разветвленной электрической цепи синусоидального тока.

Цель работы: экспериментальное и теоретическое исследование цепи с параллельным соединением резистора ,катушки индуктивности , конденсатора , изучение резонансных явлений в цепи.

План работы:

1. Определение параметров заданной цепи.

2. Расчет и получение режима резонанса напряжений.

3. Расчет последовательной цепи символическим методом.

4. Построение векторных диаграмм напряжений и токов.

задано		замер						расчет
С, мкФ	, A	U, B	P,	I, A	, A	, A	g,				,		C,
60	1,7	130	170	1,2	1	2,2	0.0077		0,013	0,0024	0,013	0,017	54,14

2. Расчет параметров заданной цепи

2.1 Активная проводимость резистора,

2.2 Мощность потерь в катушке индуктивности

где, P – измеренная активная мощность всей цепи.

2.3 Из условия

Определить угол сдвига фаз между напряжением и током катушки индуктивности, град:

2.4 Полная проводимость катушки индуктивности

2.5 Из условия

Определить активную проводимость катушки

2.6 Из условия

Определить реактивную проводимость катушки индуктивности

2.7 активная и индуктивная составляющие тока катушки A:

=U=1,7

2.8.Емкостная проводимость конденсаторов , Ом

===0,017

2.9. Из условия

=

определить уточненное значение емкости, мкф:

==54,14

Где

2.10. Активная составлявшая тока всей цепи, A:

=+=1+1,7=2,7

2.11. Реакция составлявшая тока всей цепи, A:

=+=1,77-2,2=-0,5

2.12. . Реактивная мощность всей цепи, вар:

Q=U=130

,	, град	, А	, А	, А	, А	Q , вар	S , ВА	, град

2.13.Полная мощность всей цепи, ВА:

S=UI=130

2.14.Угол сдвига фаз между напряжением U и точком I.

Град:

=arc tg == -36,87

2.15. Результаты расчетов занести в формы 2.1 и 2.2.

2.16. построить векторную диаграмму на основе уравнения

I=++

и по данным формы 2.2, взяв ориентирующий вектор произвольно расположенный на плоскости вектор напряжения U. Пример на рис.2.2. Векторные диаграммы строятся с обязательным соблюдением тока и масштаба напряжения.

3.РАСЧЕТ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ РЕЖИМА РЕЗОНАНСА ТОКОВ

3.1.Из условия резонанса в данной цепи

==

определить расчетное значение резонансной емкости, мкФ:

====41,4

где -рассчитанная (форма2.1) индуктивная проводимость катушки.

3.2. Ток в неразветвленной части цепи при резонансе

==,

так как

=1,7

3.3.Активная мощность цепи, ровная при резонансе полной мощности, Вт:

=S=U=221=130

=1,7

так как

=O и cos=1.

3.4. Установить на стенде расчетную (или близкую к ней) величину резонансной емкости и включить цель. При необходимости (в случае значительного расхождения расчетного тока с установившимся в цепи) проверить на стенде ток в неразветвленной части цепи на минимум, увеличивая или уменьшая емкость конденсаторов относительно расчетной .

3.5. Убедиться в справедливости соотношения п. 3.3 по показаниям приборов (ваттметра, вольтметра и амперметра).

3.6. После завершения измерений выключить цепь переключателем III.

Форма 2.3

	, мкФ	, A	, A	,
Расчет	41,4	1,7	1,7	170
Эксперимент	41	1,4	1,6	160

3.7.результати расчетов и измерений занести в форму 2.3.

3.8. Уточнение значение резонансной емкости, мкФ:

=

Где -показания приборов в режиме резонанса.

3.9. по данным форм 2.2 и 2.3 построить векторную диаграмму для резонанса токов.

4. РАСЧЕТРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ СИМВОЛИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

4.1.Исходные данные для расчета:

а) ранее рассчитанные проводимость резистора g, активная и реактивная проводимости катушки индуктивности и (cv. форму 2.1);

б) новое, заданное преподавателем, ориентировочное значение значение мкФ.

4.2 Емкостная проводимость, соответствующая новой заданной емкости, :

=2.

4.3. Комплексные проводимости ветвей цепи, :

катушки индуктивности

=-=0,0024-j0,013

резистора

=g=0,0077, (=0);

конденсатора

=, (=0),

где j=- мнимая единица.

4.4. Комплексная проводимость всей цепи. :

+=(g+)+j(-

4.5.Ток в неразветвленной части цепи, А:

I=YU=

где U=U – комплекс напряжения цепи, записанный в виде действительной части, В.

Например,

,U=130 B;

I , I – действительная и мнимая части комплекса тока, А.

4.6. Комплексы токов в ветвях, А:

Где , , -действительные части комплексов токов, А;

по оси действительных чисел вектор совпадает по фазе с U, а вектор опережает U на угол .

4.7 Модули комплексов токов, А:

неразветвленной части цепи

катушки индуктивности

Резистора

конденсаторов

так как в рассматриваемом частном случае

.

4.8 определить активную мощность цепи P как действительную часть комплекса полной мощности всей цепи

где I – сопряжений комплекс тока. Рассчитанного в п. 4.5, то есть

форма 2.4

	мкФ	,	I, A	, A	, A	,	P,
расчет	60	0,017		1,7	1,001	2,21	169
эксперимент	60		1,2		1	2,2	170

4.9. Установить на стенде заданную величину емкости конденсаторов и включить цепь.

4.10. результаты расчетов и измерений занести в формулу 2.4. Расчет и экспериментальные данные не должны отличаться более чем 5%.

После производства измерений цепь выключить.

4.11. Уточненное значение емкости конденсаторов, мкФ:

,

где и U – показания приборов для заданной цепи.

4.12. По рассчитанным действительным и мнимым частям комплексов токов построить векторную диаграмму. Пример построения на рис. 2.3. Правильно построенная векторная диаграмма должна соответствовать уравнению

I=,

что показано на рис. 2.3. переносом векторов