Расчётная схема экспериментальной установки

При составлении расчётной схемы приняты следующие допущения:

- сопротивления соединительных проводов, амперметра токовой обмотки ваттметра и выключателя приняты равными нулю;

- сопротивления вольтметра и обмотки напряжения ваттметра приняты равными бесконечности.

Тогда расчётная схема экспериментальной установки имеет вид, приведенный на рисунке 6.

 

Рисунок 6 – Расчётная схема экспериментальной установки.

 

На схеме введены следующие условные обозначения:

u – мгновенное напряжение на зажимах цепи, В;

i – мгновенный ток в электрической цепи, А;

r – активное сопротивление катушки, Ом;

L₁ – индуктивность первой катушки, Гн;

e_L1 – мгновенная э.д.с. самоиндукции первой катушки, В;

e_М1 – мгновенная э.д.с. взаимной индукции первой катушки, В;

u_r1 – мгновенное напряжение на активном сопротивлении первой катушки, В;

u₁ – мгновенное напряжение на зажимах первой катушки, В;

L₂ – индуктивность второй катушки, Гн;

e_L2 – мгновенная э.д.с. самоиндукции второй катушки, В;

e_М2 – мгновенная э.д.с. взаимной индукции второй катушки, В;

u_r2 – мгновенное напряжение на активном сопротивлении второй катушки, В;

u₂ – мгновенное напряжение на зажимах второй катушки, В;

М – взаимная индуктивность катушек, Гн.

Задания по выполнения экспериментального исследования

3.1 Собрать принципиальную электрическую схему цепи.

3.2 Включить установку на переменное напряжение с частотой 50 Гц.

3.3 Снять показания приборов, результаты занести в таблицу 7.

Таблица 7

№ п/п	Условия проведения эксперимента	Показания приборов
PV, В	РА, А	PW,Вт
	Выключатель SА замкнут

 

3.4 Определить с помощью экспериментальных данных действующее значение напряжения на зажимах катушки.

 

3.5 Определить с помощью экспериментальных данных действующее значение силы тока в катушке.

 

3.6 Определить с помощью расчётных данных первой части работы эквивалентное активное сопротивление катушек, используя выражение:

r _э = r ₁ + r ₂.

 

3.7 Определить с помощью экспериментальных данных эквивалентное полное сопротивление катушек, используя запись закона Ома для участка цепи:

.

 

3.8 Определить с помощью экспериментальных и расчётных данных эквивалентное индуктивное сопротивление катушек, используя выражение:

.

 

3.9 Определить с помощью экспериментальных и расчётных данных эквивалентную индуктивность катушек, используя выражения:

,

 

,

 

.

3.10 Определить с помощью расчётных данных взаимную индуктивность катушек, используя выражения:

L _э = L ₁ + L ₂ – 2× М.

 

3.11 Определить с помощью экспериментальных и расчётных данных реактивное сопротивление взаимной индуктивности катушек, используя выражения:

,

 

,

 

.

3.12 Результаты расчётов занести в таблицу 8.

 

Таблица 8

№ п/п	Физические величины, характеризующие цепь
I, A	U, B	Р, Вт	rЭ, Ом	zЭ, Ом	xLЭ, Ом	LЭ, Гн	М, Гн	хМ, Ом

 

 

Тематическое комплексное квалификационное задание

 

 

Условие

Две индуктивно связанные катушки включены последовательно в цепь переменного синусоидального тока с напряжением на зажимах цепи u.

Параметры первой катушки: активное сопротивление r ₁, индуктивность L ₁.

Параметры второй катушки: активное сопротивление r ₂, индуктивность L ₂.

Коэффициент индуктивной связи индуктивно связанных катушек К.

В электрическую цепь включены амперметр, ваттметр и три вольтметра – на зажимах электрической цепи и параллельно катушкам.

Задание

1. Составить принципиальную электрическую схему описанной электрической цепи. Отдельные элементы цепи выделить жирными линиями, а их соединяющие провода – тонкими линиями.

2. Описать физические явления, наблюдаемые в указанных катушках.

3. Составить расчётную схему электрической цепи для мгновенных значений, приняв следующие допущения:

–сопротивлениями проводов, соединяющих элементы цепи пренебречь;

–сопротивлениями амперметра и токовой обмоткой ваттметра пренебречь;

–сопротивления вольтметров и обмотки напряжения ваттметра считать равными бесконечности.

4. Выполнить расчёт электрической цепи рассмотренной в пункте 3:

4.1) рассчитать взаимную индуктивность индуктивно связанных катушек М;

4.2) рассчитать эквивалентную индуктивность цепи L_Э;

4.3) рассчитать эквивалентное реактивное индуктивное сопротивление цепи х_LЭ;

4.4) рассчитать эквивалентное активное сопротивление цепи r_Э;

4.5) рассчитать эквивалентное полное сопротивление цепи ;

4.6) рассчитать угол сдвига фаз цепи φ_Э;

4.7) рассчитать показание амперметра І;

4.8) рассчитать амплитудное значение силы электрического тока І_m;

4.9) рассчитать начальную фазу силы электрического тока ψ_і;

4.10) записать выражение мгновенной силы электрического тока в цепи і;

4.11) записать комплекс действующего значения силы электрического тока в цепи в показательной форме ;

4.12) рассчитать показание вольтметра на зажимах цепи U;

4.13) записать комплекс действующего значения напряжения на зажимах цепи в показательной форме ;

4.14) рассчитать действующее значение падения напряжения на активном сопротивлении первой катушки ;

4.15) рассчитать амплитудное значение падения напряжения на активном сопротивлении первой катушки ;

4.16) рассчитать начальную фазу падения напряжения на активном сопротивлении первой катушки ;

4.17) записать выражение мгновенного падения напряжения на активном сопротивлении первой катушки ;

4.18) записать комплекс действующего значения падения напряжения на активном сопротивлении первой катушки в показательной форме ;

4.19) рассчитать реактивное индуктивное сопротивление первой катушки х_{L 1};

4.20) рассчитать действующее значение падения напряжения на индуктивном сопротивлении первой катушки ;

4.21) рассчитать амплитудное значение падения напряжения на индуктивном сопротивлении первой катушки ;

4.22) рассчитать начальную фазу падения напряжения на индуктивном сопротивлении первой катушки ;

4.23) записать выражение мгновенного падения напряжения на индуктивном сопротивлении первой катушки ;

4.24) записать комплекс действующего значения падения напряжения на индуктивном сопротивлении первой катушки в показательной форме ;

4.25) рассчитать реактивное сопротивление взаимной индуктивности х_М ;

4.26) рассчитать действующее значение падения напряжения на реактивном сопротивлении взаимной индуктивности ;

4.27) рассчитать амплитудное значение падения напряжения на реактивном сопротивлении взаимной индуктивности ;

4.28) рассчитать начальную фазу падения напряжения на реактивном сопротивлении взаимной индуктивности ;

4.29) записать выражение мгновенного падения напряжения на реактивном сопротивлении взаимной индуктивности ;

4.30) записать комплекс действующего значения падения напряжения на реактивном сопротивлении взаимной индуктивности в показательной форме ;

4.31) рассчитать эквивалентное реактивное сопротивление первой катушки х _{1 Э} ;

4.32) рассчитать эквивалентное полное сопротивление первой катушки ;

4.33) рассчитать эквивалентный угол сдвига фаз первой катушки φ _{1 Э} ;

4.34) рассчитать действующее значение напряжения на зажимах первой катушки U ₁;

4.35) рассчитать амплитудное значение напряжения на зажимах первой катушки U _{1 m};

4.36) рассчитать начальную фазу напряжения на зажимах первой катушки ;

4.37) записать выражение мгновенного напряжения на зажимах первой катушки ;

4.38) записать комплекс действующего значения напряжения на зажимах первой катушки в показательной форме ;

4.39) рассчитать действующее значение падения напряжения на активном сопротивлении второй катушки ;

4.40) рассчитать амплитудное значение падения напряжения на активном сопротивлении второй катушки ;

4.41) рассчитать начальную фазу падения напряжения на активном сопротивлении второй катушки ;

4.42) записать выражение мгновенного падения напряжения на активном сопротивлении второй катушки ;

4.43) записать комплекс действующего значения падения напряжения на активном сопротивлении второй катушки в показательной форме ;

4.44) рассчитать реактивное индуктивное сопротивление второй катушки х_{L 2};

4.45) рассчитать действующее значение падения напряжения на индуктивном сопротивлении второй катушки ;

4.46) рассчитать амплитудное значение падения напряжения на индуктивном сопротивлении второй катушки ;

4.47) рассчитать начальную фазу падения напряжения на индуктивном сопротивлении второй катушки ;

4.48) записать выражение мгновенного падения напряжения на индуктивном сопротивлении второй катушки ;

4.49) записать комплекс действующего значения падения напряжения на индуктивном сопротивлении второй катушки в показательной форме ;

4.50) рассчитать эквивалентное реактивное сопротивление второй катушки х _{2 Э} ;

4.51) рассчитать эквивалентное полное сопротивление второй катушки ;

4.52) рассчитать эквивалентный угол сдвига фаз второй катушки φ _{2 Э} ;

4.53) рассчитать действующее значение напряжения на зажимах второй катушки U ₂;

4.54) рассчитать амплитудное значение напряжения на зажимах второй катушки U _{2 m};

4.55) рассчитать начальную фазу напряжения на зажимах второй катушки ;

4.56) записать выражение мгновенного напряжения на зажимах второй катушки ;

4.57) записать комплекс действующего значения напряжения на зажимах второй катушки в показательной форме ;

4.58) построить на комплексной плоскости в масштабе векторную диаграмму действующих значений напряжений и тока для всей цепи.

Варианты исходных данных к тематическому комплексному

Квалификационному заданию

Таблица 7.6

№ варианта	u, В	r 1, Ом	L 1, мГн	r 2, Ом	L 2, мГн	К	Схема включения
	u = 282sin(ωt +30^o)		12,7		9,55	0,4	Согл.
	u = 141sin (ωt +30^o)		12,7		9,55	0,4	Согл.
	u = 141sin (ωt +30^o)		12,7		9,55	0,6	Согл.
	u = 282sin(ωt +60^o)		12,7		9,55	0,6	Согл.
	u = 282sin(ωt +60^o)		38,2		79,6	0,25	Встр.
	u = 282sin(ωt +60^o)		12,7		9,55	0,2	Согл.
	u = 141sin(ωt +45^o)		12,7		9,55	0,8	Согл.
	u = 282sin(ωt +45^o)		38,2		79,62	0,3	Встр.
	u = 282sin(ωt +45^o)		25,5		31,85	0,6	Согл.
	u = 211,5sin(ωt +45^o)		25,5		31,85	0,5	Согл.
	u = 211,5sin(ωt +60^o)		25,48		31,85	0,5	Согл.
	u = 282sin(ωt +60^o)		79,62		63,69	0,2	Встр.
	u = 282sin(ωt +60^o)		25,48		31,85	0,5	Согл.
	u = 141sin(ωt +30^o)		25,48		31,85	0,46	Согл.
	u = 423sin(ωt +60^o)		25,48		31,85	0,5	Встр.

Пример оформления

u, В	r 1, Ом	L 1, Мгн	r 2, ом	L 2, Мгн	К	Схема включения

 

1. Составляем принципиальную электрическую схему описанной электрической цепи.

 

 

Рисунок 1 – …