А. Последовательное соединение индуктивной

Катушки и конденсатора

Цель работы: компьютерное моделирование неразветвленной цепи синусоидального тока с последовательным соединением приемников, обладающих активно-индуктивным и емкостным сопротивлениями, а также исследование явления резонанса напряжений.

Библиографический список:

1. Электротехника и электроника, т.1 / под ред. В.Г. Герасимова. —

М.: Энергоатомиздат, 1996, с. 82-103.

3. Касаткин А.С., Немцов В.М. Электротехника. — М.: Энергоатом-

издат, 2000. с. 88-94.

5А.1.1. Указания к проведению работы

Работу необходимо выполнять в следующей последовательности.

1. В соответствии с принципиальной электрической схемой лабораторной работы 3 (рис. 21), содержащей катушку индуктивности (активно-индуктивный элемент Z_k (R_k, X_l) и батарею конденсаторов (емкостный элемент Z_c = X_c, R = 0), собрать на рабочем поле в окне программы MS–01 виртуальную электрическую цепь.

В собранной виртуальной цепи, экранный вид которой с развернутыми измерительными приборами показан на рис. 22, катушка индуктивности представлена в виде последовательно соединенных индуктивного и активного элементов (индуктивность L₁ и резистор R₁), а батарея конденсаторов — в виде емкостного элемента (конденсатор С₁). В качестве виртуальных измерительных приборов использовать ваттметр и четыре мультиметра.

 

Рис. 21. Принципиальная электрическая схема

2. По заданному (в Лабораторной работе 3, выполненной на стенде) значению напряжения U (В) установить напряжение источника питания
(в окне RMS) и частоту 50 Гц.

3. Установить параметры виртуальных элементов L₁,R₁, C₁ соответственно значениям L, R_k, C_рез, полученным в опыте № 3 в ра-
боте 3,выполненной на лабораторном стенде, и включить режим моделирования.

Изменяя емкость конденсаторов от 70 до 110 мкФ через каждые 10 мкФ, затем более точно, например, ступенями через 1―2 мкФ, определить режим резонанса напряжений по показанию ваттметра-фазометра для коэффициента мощности сos j = 1,0 (рис. 22). Значение емкости С_1рез, при котором наступает резонанс, и показания виртуальных измерительных приборов занести в табличную форму 2.5А.1.

 

Рис.22. Общий вид экрана монитора

 

Табличная форма 2.5А.1

№ опыта	U1 (В)	I (А)	P (Вт)	сos φ0	φ0 (град)	Uк (В)	Uc (В)	С1 рез (мкФ)

Результаты показать преподавателю.

5А.2. Содержание отчета:

По результатам лабораторного эксперимента и компьютерного моделирования рассчитать относительную погрешность d % электротехнического эксперимента, приняв показание виртуального конденсатора С_1рез за эталонное значение.

Лабораторная работа 5Б

Б. Параллельное соединение индуктивной

Катушки и конденсатора

Цель работы: компьютерное моделирование разветвленной цепи синусоидального тока с параллельным соединением приемников, обладающих активно-индуктивным и емкостным сопротивлениями,а также исследование явления резонанса токов.

Библиографический список

1. Электротехника и электроника, т.1 / под ред. В.Г. Герасимова. —

М.: Энергоатомиздат.

2. Касаткин А.С., Немцов В.М. Электротехника. — М.: Энергоатом-

издат, 2000.

2.5Б.1. Указания к проведению работы:

1. В соответствии с использованной в Лабораторной работе 4 принципиальной электрической схемой (рис. 23), содержащей катушку индуктивности (активно-индуктивный элемент Z_k (R_k, X_l) и батарею конденсаторов (емкостный элемент Z_c = X_c, R = 0), собрать на рабочем поле в окне программы MS–01 виртуальную электрическую цепь.

Вариант полученной виртуальной электрической схемы с развернутыми панелями измерительных приборов показан на рис. 24. В собранной виртуальной цепи катушка индуктивности представлена в виде последовательно соединенных индуктивности L₁ и резистора R₁, а батарея конденсаторов — в виде конденсатора С₂. Использовать виртуальный ваттметр и четыре мультиметра.

2. По заданному (в Лабораторной работе 4, выполненной на стенде) значению напряжения установить напряжение источника питания (в окне RMS) и частоту 50 Гц. Установить параметры виртуальных элементов L₁, R₂, C₂ со значениями L, Rk, C_рез, полученными в опыте 3, выполненном на лабораторном стенде.

Включить моделирование.

Рис. 23. Электрическая принципиальная схема

3. Изменяя емкость конденсаторов от 70 до 110 мкФ ступенями через каждые 10 мкФ, затем более точно, например, ступенями через
1—2 мкФ, определить режим резонанса токов по показанию ваттметра-фазометра (коэффициент мощности сos j = 1,0).

Значение емкости С_2рез, при котором наступает резонанс токов, и показания виртуальных измерительных приборов занести в табличную форму 2.5Б.1.

Табличная форма 2.5Б.1

№ опыта	U (В)	I0 (А)	P (Вт)	сos φ0	φ0 (град)	I (А)	I (А)	С2 рез (мкФ)

Результаты показать преподавателю.

 

Рис.2. Общий вид экрана монитора

 

2.5Б.2. Содержание отчета

По результатам лабораторного эксперимента и компьютерного моделирования рассчитать относительную погрешность d % электротехнического эксперимента, приняв показание виртуального конденсатора С_1рез за эталонное значение.

Основным условием успешной работы с современными программами моделирования и анализа электрических схем Electronics Workbench (Multisim–2001) служит знание законов электротехники, характеристик элементов электрических цепей и измерительных приборов, условных обозначений. В данной работе не ставилась цель освоения всех возможностей этих программ, поэтому для более глубокого их освоения рекомендуется обратиться к специальной литературе.