ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

I. Цель работы

В работе ставится цель закрепить и углубить знания студентов по теме "Линейные электрические цепи однофаз­ного синусоидального тока в установившемся режиме работы". Экспериментальные исследования и последующий теоретический анализ позволяют выработать навыки в применении основных методов расчета электрических цепей, сборки электрических цепей в соответствии с заданной схемой, организации и проведении экспериментальных исследований, пользования электрическими и электронными измерительными приборами, моделировании электрических схем на ПЭВМ.

II. Описание лабораторной установки

В данной лабораторной работе используется линейная электри­ческая цепь (рис. 1) с двумя источниками переменного синусоидаль­ного напряжения частоты f = 50 Гц, которые выбираются из трехфаз­ной системы (рис. 2) в соответствии с таблицей 1 и вариантом за­дания для каждой бригады студентов. Вариант бригады определяется преподавателем.

Рис.1. Электрическая схема экспериментальной установки

На рис. 1 приведена эквивалентная схема исследуемой цепи для комплексов, где помечены узлы 1 и 2, указаны полные комплексные сопротивления ветвей (Z₁, Z₂, Z₃) и положительные направления комплексов действующих значений токов (I₁, I₂, I₃) в них, а U₁ и U₂ представляют комплексы действующих значений напряжений источ­ников.

Так как узел 2 схемы (рис.1) является общим для обоих источ­ников напряжения, варианты заданий составлены таким образом, что в каждой паре источников напряжений U₁ и U₂ имеется одна общая точка. Поэтому при сборке схемы цепи к узлу 2 необходимо подклю­чить клемму питающей трехфазной сети, обозначенную так же, как одинаковый индекс у напряжений U₁ и U₂.

М одули комплексов напряжений определяются экспериментально, а аргументы этих комплексов (начальные фазы) - по векторно-топографической диаграмме (ВТД) трехфазной симметричной сети (рис.2). При этом начальную фазу напряжения U₁ можно принять равной нулю, а направление вектора напряжения U₂ и его начальную фазу определять относительно напряжения U₁ по диаграмме (рис.2). Следует учесть, что вектор напряжения U_ОА направлен противоположно вектору U_АО, напряжение U_ВА находится в противофазе к напряжению U_АВ и т. д.

Рис.2. Векторная диаграмма для определения

Комплексов напряжений u1, u2

Таблица 1

Вариант	U1	U2	Z1	Z2	Z3
1	UАВ	UСВ	R	R, L	R, С
2	UАС	UВС	R	R, С	R, L
3	UВС	UОС	R, L	R	R, С
4	UСВ	UАВ	R, L	R, С	R
5	UВА	UСА	R, С	R, L	R
6	UСА	UВА	R, С	R, L	R
7	UВА	UСА	R, L	R, L	R
8	UАВ	UОВ	R, L	R, С	R, L
9	UОА	UВА	R	R, L	R, С
10	UСА	UОА	R	R, С	R, L
11	UВО	UСО	R, С	R	R, L
12	UВС	UОС	R, L	R, L,C	R
13	UОВ	UСВ	R, L	R	R, С
14	UВС	UАС	R	R, L	R, L,C
15	UСА	UОА	R, С	R	R, L
16	UАС	UОС	R, L,C	R	R
17	UСА	UВА	R, С	R, L	R
18	UОС	UАС	R, L	R, C п.1.2) и выбрав произвольный масштаб, в соответствии с этими уравнениями строим на комплексной плоскости два треугольника напряжений (рис.2 р'|. Из начала координат строим векторы (^ -АС' Модули э'п'1Х векторов измерены, а аргументы вычислены по рис. 2 а : 4' .,- 0°; ^„р- +60°. Отмечаем точки А, В, С. Из точки А радиу­сом. равным U., а из точки В радиусом, равным У,,/проводим дуги. Получили две точки их пересечения 1 и Г. Далее из точки С прово­дим дугу радиусом У' ^ которая пересечет ранее изображенные- дуги 60 либо в точке 1, либо в точке Г (в данном случае в точке 1). Учи­тывая положительные направления токов в ветвях электрической це­пи, соединяем векторами точку 1 с точками А, В, и С, которые яв­ляются комплексными напряжениями (L,, Ify, (L/,. Начальные фазы этих напряжений определяем транспортиром. 1.5. Определить начальные фазы токов. Для этого необходимо по измеренным вольтметром напряжениям [ементах сопротивлений 7^ , 7^ , Z- и ветвях цепи в целом на элементах сопротивлений ^ (см. п. 1.2) построить в том же масштабе векторно-топографические	R

Полные комплексные сопротивления Z₁, Z₂, Z₃ могут представ­лять активные, активно-индуктивные, активно-емкостные или актив­но-индуктивно-емкостные сопротивления. Структура сопротивлений Z₁, Z₂, Z₃ у каждой бригады студентов различная (см. табл.1) и определяется номером варианта. Бригада должна собрать и исследо­вать цепь, используя элементы, которые содержит типовой стенд, а именно: переменные резисторы (R₁ … R₆), катушки индуктивностей (L₁ … L₆) и магазин емкостей (С). Сопротивления катушек явля­ются активно-индуктивными. Ориентировочные значения индуктивности катушек указываются преподавателем, а их активное сопротивление измеряется мультиметром или электронным вольтметром.

Приступая к выполнению работы, следует записать характеристики приборов, используемых для измерения.

III. Порядок выполнения работы

Определение токов в ветвях и падений напряжений на элементах схемы.

ЭКСПЕРИМЕНТ.

1. Собрать электрическую цепь в соответствии с рис.1 и за­данным вариантом (табл. 1). При этом ручки регулировки величины сопротивления переменных резисторов установить в среднее положе­ние.

2. Включить напряжение. Изменяя сопротивления резисторов и емкости конденсаторов, установить токи в трех вет­вях так, чтобы стрелки миллиамперметров находились во второй по­ловине шкалы (при этом меньше относительная погрешность). Записать, измеренные значения токов в ветвях. В даль­нейшем эксперименте параметры элементов схемы не изменять!

3. Измерить мультиметром или электронным вольтметром сопротивления резисторов и активные сопротивления катушек индуктивности. Записать, измеренные значения сопротивлений, а так же величины индуктивности катушек и емкости конденсаторов, указанные на стенде.

4. Изме­рить вольтметром напряжения источников U₁ и U₂ , напряжение на каждом элементе схемы U_R , U_K, U_C и на ветвях схемы U_Z1, U_Z2, U_Z3.

Результата измерений оформить в виде таблицы.