Напряжения на отдельных участках цепи определяется в соответствии с законом Ома как:

U_R=I R , U_L = I X_L, U_C = I X_C.

Полная мощность цепи определяется как S = U I. Активная и реактивная мощности выражаются, соответственно, через полную мощность как

P = S cos , Q = S sin .

Комплекс полной мощности равен соответственно

S = U I^*= P +jQ,

где I^*  сопряженный комплекс тока.

Векторная диаграмма токов и напряжений цепи строится путем изображения токов и напряжений в виде векторов, длины которых отражают в масштабе значения соответствующих величин, а направления определяются значениями их агрументов.

Контрольные вопросы

1.  Определить комплекс полного сопротивления заданной цепи.

2.  Построить векторную диаграмму для заданной цепи.

3.  Определить комплекс полной мощности, а также активную и реактивную ее составляющие для заданной цепи.

4. Как зависят значения активных и реактивных сопротивлений схемы от частоты источника гармонического сигнала?

5. Как в ELECTRONICS WORKBENCH определить фазовый сдвиг между двумя гармоническими сигналами?

6. Как в ELECTRONICS WORKBENCH измерить амплитудное и действующее значения напряжений?

4

Лабораторная работа № 3-1 исследование простых однофазных цепей гармонического тока

Ц ель работы  изучение соотношений между токами, напряжениями и мощностями в простых цепях гармонического тока.

Р абочее задание

I. Предварительный расчет.

1.1 Рассчитать электрическую цепь рис. 1 для заданного преподавателем значения напряжения источника гармонической э.д.с. Е и значений параметров элементов схемы (в соответствии с вариантом задания табл. 1). Полученные значения занести в табл. 2 для трех значений параметра Z: С, L и последовательного соединения C,L. Рис.1

Таблица 1

	№ варианта	E, В	R, кОм	C, мкф	L, Гн
	1	10e-j30	1	3	3
	2	20 e+j60	2	5	6
	3	30e-j90	3	1,5	7
	4	40e-+30	4	1	5
	5	50e-j60	5	0,5	8
	6	50e+j90	6	0,35	7
	7	40e-j120	7	0,25	11
	8	30e-j180	8	0,2	12
	9	20e+j240	9	0,1	15
	10	10e-j150	10	1	10

II.  Экспериментальная часть

2.1 Загрузить ELECTRONICS WORKBENCH в оперативную память ПЭВМ. Выбрать в пункте меню File команду Save As (сохранить как) и присвоить имя рабочему файлу, введя с клавиатуры фамилию одного из студентов.

2.2 Собрать на рабочем поле монтажного стола макет электрической схемы в соответствии с рис. 2. При этом резисторы, конденсаторы, индуктивности и источники э.д.с. выбирать из библиотеки компонентов Passive, а амперметр из библиотеки компонентов Indic. В качестве нагрузки использовать R, C цепь.

1

Таблица 2

Вид нагрузки	Способ определения	UR, В	UC, В	UL, В	I, A	t, мс	, град	Z,экв кОм	Р, Вт	Q, вар	S, ВA
R, C	Расчет
	Эксперимент
R, L	Расчет
	Эксперимент
R, L, C	Расчет
	Эксперимент

2 .3 Установить заданные значение напряжения Е и параметров нагрузки в соответствии с вариантом задания (табл. 1) при заданной частоте генератора 50 Гц.

2.4 Дополнительно подключить к схеме из приборной панели мультиметр для измерения падений напряжения на отдельных участках цепи и осциллограф для измерения фа-зового сдвига. Выполнить их наст- Рис. 2

тройку. С этой целью увеличить изображения приборов двойным щелчком на соответствующем изображении.

Установить мультиметр в режиме измерения V, на переменном токе, щелкнув клавишами "V" и "".

Выбрать для осциллографа режим работы "Y/T". Установить на осциллографе необходимую развертку TIME BASE, и масштаб по оси Y для каждого канала. Исследуемые входные сигналы подавать на закрытые входы осциллографа. Установить автоматический запуск горизонтальной развертки клавишей AUTO.

2.5 Подключая мультиметр в режиме вольтметра к соответствующим узлам схемы, измерить падения напряжения на отдельных участках цепи, а также снять показание амперметра, включенного в схему. Результаты измерения занести в таблицу 2.

2.6 Оценить фазовый сдвиг  между напряжением на выходе E (выполнить соответствующее соединение красным цветом) и напряжением на R с помощью осциллографа (рис.2). Для обеспечения меньшей погрешности измерения фазового сдвига нажать клавишу ZOOM осциллографа. При этом на экране появится

2

ченное изображение осциллографа с дополнительными средствами для измерения временных интервалов. Перевести с помощью устройства указания краснуюю риску 1 в точку перехода через ноль красного сигнала, а синюю риску 2  в точку перехода через ноль черного сигнала. Снять показание t = T2-T1 с верхнего правого цифрового индикатора осциллографа. Это показание соответствует значению фазового сдвига  между напряжениями на входах осциллографа в радианах.

Нажать кнопку REDUSE осциллографа для возвращения в режим монтажного стола.

2.7 Вывести на печать содержимое монтажного стола

2.8 Повторить п.п.2.2 - 2.7 для нагрузки R, L. Результаты измерения занести в табл. 2.

2.9 Повторить п.п.2.2 - 2.7 для нагрузки R, L, C. Результаты измерения занести в табл. 2.

III. Обработка экспериментальных данных

3.1 Рассчитать по экспериментальным данным значения фазового сдвига сигнала в градусах ( = 360 t / ), полного сопротивления цепи относительно входных зажимов, полной мощности, а также активную и реактивную ее составляющие. Полученные значения занести в табл. 2 для соответствующих видов нагрузки. Обратить внимание на знак фазового сдвига в зависимости от вида нагрузки.

3.2 Используя данные табл. 2, сравнить значения величин, полученных расчетно и экспериментально. Сделать выводы.

3.3 По данным табл. 2 построить векторные диаграммы напряжений и токов для различных видов нагрузки. Сделать выводы.

3.4 Составить отчет.