ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Определение параметров и исследование режимов работы электрической цепи переменного тока с последовательным соединением катушки индуктивности, резистора и конденсатора

4.1. Цель работы.

4.1.1. Определение параметров схемы замещения индуктивной катушки с магнитопроводом.

4.1.2. Изучение основных режимов работы электрической цепи при последовательном соединении R, L, C.

4.1.3. Построение векторной диаграммы.

4.2 Краткие теоретические сведения.

4.2.1 Понятие о переменном токе.

Определение: Переменными называют токи и напряжения, изменяющиеся во времени, по величине и направлению. Их величина в любой момент времени называется мгновенным значением. Обозначаются мгновенные значения малыми буквами: i, u, e, p. Токи, значения которых повторяются через равные промежутки времени, называются периодическими. Наименьший промежуток времени, через который наблюдаются их повторения, называется периодом и обозначается буквой Т. Величина, обратная периоду,

называется частотой, т.е. и измеряется в герцах (Гц).

Величина называется угловой частотой переменного тока, она показывает изменение фазы тока в единицу времени и измеряется в радианах, деленных на секунду.

Максимальное значение переменного тока или напряжения называется амплитудой. Оно обозначается большими буквам с индексом ''m'' (например, I_m).

Переменный ток можно математически записать в виде:

Здесь выражает начальную фазу. Если синусоида начинается в точке пересечения осей координат, то = 0, тогда:

Начальное значение тока может быть слева или справа от оси ординат. Тогда начальная фаза будет опережающей или отстающей.

Существует также понятие, действующего значения переменного тока (I). Количественно оно равно:

У синусоидального тока оно равно амплитуде, деленной на .

4.2.2 Сопротивления в цепях переменного тока.

Электрический ток в проводниках непрерывно связан с магнитными и электрическими полями. Элементы, характеризующие преобразование электромагнитной энергии в тепло, называются

активными сопротивлениями (обозначаются R). Элементы, связанные с наличием только магнитного поля, называются индуктивностями. Элементы, связанные с наличием электрического поля, называются емкостями. Типичными представителями активных сопротивлений являются резисторы, лампы накаливания, электрические печи и т.д.

Индуктивностью обладают катушки реле, обмотки электродвигателей и трансформаторов. Индуктивное сопротивление подсчитывается по формуле:

где L - индуктивность.

Емкостью обладают конденсаторы, длинные линии электропередачи и т.д. Емкостное сопротивление подсчитывается по формуле:

где С - емкость.

Реальные потребители электрической энергии могут иметь и комплексное значение сопротивлений. При наличии R и L значение суммарного (полного) сопротивления Z подсчитывается по формуле:

Аналогично ведется подсчет Z и для цепи R и С:

Потребители с R, L, C имеют суммарное сопротивление: