Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка содержит лабораторный автотрансформатор ТV, вольтметр РV, подключенный ко вторичным зажимам лабораторного автотрансформатора ТV, амперметр РА, включенный последовательно с катушкой индуктивности К, и ваттметр РW. Для коммутации цепи предусмотрен выключатель SА.

Принципиальная электрическая схема экспериментальной установки приведена на рисунке 1.

 

Рисунок 1 - Принципиальная электрическая схема экспериментальной установки.

 

Для сборки схемы необходимо иметь 11 проводников (на схеме обозначенные номерами 1-11).

Расчетная схема экспериментальной установки

При составлении расчетной схемы приняты следующие допущения:

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

- сопротивления обмотки вольтметра и обмотки напряжения ваттметра приняты равными бесконечности.

Тогда расчетная схема электрической цепи экспериментальной установки имеет вид, приведенный на рисунке 2.

 

 

Рисунок 2 - Расчетная схема электрической цепи экспериментальной установки.

 

На расчетной схеме введенные следующие условные обозначения:

u – мгновенное напряжение на зажимах цепи, В;

i – мгновенный ток в электрической цепи, А;

r – активное сопротивление катушки, Ом;

L – индуктивность катушки, Гн;

u_r – мгновенное напряжение на активном сопротивлении катушки, В;

u_L – мгновенное напряжение на индуктивности катушки, В.

Задания для выполнения экспериментального исследования

3.1 Собрать принципиальную электрическую схему цепи.

3.2 Подать напряжение на зажимы экспериментальной установки.

3.3 Снять показания приборов, результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п	Условия проведения эксперимента	Показания приборов
U, В	I, А	P, 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 экспериментальных данных активную мощность, потребляемую катушкой.

3.7 Определить с помощью экспериментальных данных активное сопротивление катушки, используя уравнение:

 

 

3.8 Определить с помощью экспериментальных данных полное сопротивление катушки, используя запись закона Ома для участка цепи:

 

 

3.9 Определить с помощью расчетных данных индуктивное сопротивление катушки, используя уравнение:

.

 

 

3.10 Построить в выбранном масштабе треугольник сопротивлений катушки в цепи переменного синусоидального тока.

 

 

3.11 Определить с помощью расчетных данных угол сдвига фаз между напряжением и током катушки, используя уравнение:

.

 

3.12 Определить с помощью экспериментальных и расчетных данных реактивную мощность катушки, используя уравнение:

 

 

3.13 Определить с помощью экспериментальных данных полную мощность катушки, используя уравнение:

 

 

3.14 Построить в выбранном масштабе треугольник мощностей катушки.

 

3.15 Определить с помощью экспериментальных и расчетных данных действующее значение напряжения на активном сопротивлении катушки, используя запись закона Ома для участка цепи:

 

 

3.16 Определить с помощью экспериментальных и расчетных данных действующее значение напряжения на индуктивности катушки, используя запись закона Ома для участка цепи:

 

 

3.17 Определить индуктивность катушки, используя уравнения:

 

3.18 Построить в выбранном масштабе векторную диаграмму действующих значений силы тока и напряжений катушки, приняв, что начальная фаза тока равняется нулю.

 

 

3.19 Определить коэффициент мощности катушки, используя уравнение:

 

 

3.20 Результаты расчетов занести в таблицу 2.

Таблица 2

№ п/п

Физические величины, характеризующие цепь

U, B

I, A

Р, Вт

r, Ом

z, Ом

xL, Ом

L, Гн

, град

QL, вар

S, ВА

Ur, В

UL, В

cos φ

Цепь переменного синусоидального тока