Лабораторная работа № 4. Исследование разветвлённой линейной электрической цепи однофазного синусоидального тока

 

Цель работы: экспериментальная проверка законов Ома и Кирхгофа для разветвленных цепей переменного тока, построение векторных и топографических диаграмм.

 

Подготовка к работе

4.1.1 Повторить раздел курса ТЭЦ1 «Линейные электрические цепи однофазного синусоидального тока» [Л.1 с. 72-108, Л.2 с.68-86, Л.6 с 62-99,

Л. 8 с. 22-40].

4.1.2 Рассчитать комплексные и действующие значения токов и напряжений на каждом элементе схемы (см. рисунок 4.1) по параметрам своего варианта (см. таблицу 4.1). Результаты занести в таблицу 4.2.

4.1.3 Рассчитать комплексные и действующие значения токов в каждой ветви схемы (см. рисунок 4.2) по параметрам своего варианта (см. таблицу 4.1). Результаты занести в таблицы 4.3.

4.1.4 Рассчитать активную, реактивную и полную мощности для схемы (см. рисунок 4.1). Результаты занести в таблицу 4.2.

4.1.5 Рассчитать активную, реактивную и полную мощности для схемы (см. рисунок 4.2). Результаты занести в таблицу 4.3.

4.1.6 Построить по результатам расчётов векторные диаграммы токов и напряжений для схемы (см. рисунок 4.1).

4.1.7 Построить по результатам расчётов векторную диаграмму токов для схемы (см. рисунок 4.2).

 

Таблица 4.1

№ варианта
R1, Ом
R2, Ом
С, мкФ
L, мГн	0,5	0,1	0,1	0,3	0,4	0,2
f, Гц
U, В

 

 

 

Задание к выполнению работы

4.2.1 Собрать цепь по схеме (см. рисунок 4.1). Установить параметры цепи согласно заданному варианту (см. таблицу 4.1).

4.2.2 Измерить токи в каждой ветви и напряжения на каждом элементе. Результаты занести в таблицу 4.2.

 

Таблица 4.2

U B

UR1 В

UR2В

UL В

Uc В

I мA

I1 мA

I2 мA

Cos φ

P, Вт

Q, ВАр

S, ВА

Теоретический расчет

Эксперимент

 

Таблица 4.3

Вид исследований	U, B	I мА	I , мA	I , мA	I , мA	Cos φ	P, Вт	Q, ВАр	S, ВА
Теоретический расчет
Эксперимент

 

4.2.3 Собрать цепь по схеме (см. рисунок 4.2). Установить параметры цепи согласно заданному варианту (см. таблицу 4.1).

4.2.4 Измерить токи в каждой ветви и напряжение на входе цепи. Результаты занести в таблицу 4.3.

 

Рисунок 4.1

 

 

Рисунок 4.2

 

Обработка результатов экспериментов

4.3.1 Для схемы (см. рисунок 4.1) по результатам экспериментов построить векторные диаграммы токов и напряжений.

4.3.3 Для схемы (см. рисунок 4.1) проверить законы Кирхгофа. Определить сos j, активную Р, реактивную Q и полную S мощности цепи. Результаты занести в таблицу 4.2. Проверить соотношения, связывающие эти мощности. Построить треугольник мощностей.

4.3.4 Для схемы (см. рисунок 4.2) по результатам экспериментов построить в масштабе векторную диаграмму токов.

4.3.6 Для схемы (см. рисунок 4.2) проверить первый закон Кирхгофа по результам эксперимента.

4.3.7 Определить сos j, активную Р, реактивную Q и полную S мощности цепи. Результаты записать в таблицу 4.3. Проверить соотношения, связывающие эти мощности. Построить треугольник мощностей.

 

Методические указания

Первый закон Кирхгофа можно проверить по векторной диаграмме. Второй закон Кирхгофа (например, для схемы 4.1) проверяется по формулам

.

Векторная диаграмма (например, для схемы 4.2) представлена на рисунке 4.3.

 

Рисунок 4.3

 

Лабораторная работа № 5. Резонанс напряжений

 

Цель работы: экспериментальное исследование резонансных свойств последовательного колебательного контура.

 

Подготовка к работе

5.1.1 Повторить раздел курса ТЭЦ1 «Резонанс в электрических цепях. Резонанс напряжений» [Л.2 с.105-108, Л.6 с 133-147, Л. 8 с. 50-55].

5.1.2 Какой режим в электрической цепи называется резонансом?

5.1.3 В какой электрической цепи и при каком условии возникает резонанс напряжений?

5.1.4 Рассчитать согласно заданному варианту (см. таблицу 5.1) резонансную частоту f₀, затухание d, граничные частоты f_1гр и f_2гр полосы пропускания контура, характеристическое сопротивление контура r, активное сопротивление контура R₁ и R₂ для двух значений добротности Q₁=2. Q₂=4.

5.1.5 Рассчитать ток I₀, напряжения и при резонансе.

5.1.6 Построить векторную диаграмму тока и напряжений последовательного колебательного контура при резонансе.

5.1.7 Построить частотные характеристики последовательного колебательного контура. Построить резонансные кривые I(f); U_L(f),Uc(f).

5.1.8 Построить резонансные кривые для двух разных добротностей, показать как определяется полоса пропускания и как она зависит от добротности контура.

 

Таблица 5.1

№ варианта	U, В	L, мГн	С, мкФ
			0,02
			0,03
			0,04
			0.05
			0,03
			0,04

 

Задание к выполнению работы

5.2.1 Собрать последовательный колебательный контур (см. рисунок 5.1). Предусмотреть измерительные приборы для измерения тока и напряжений на элементах контура. Установить напряжение на входе и параметры элементов согласно варианту задания (см. таблицу 5.1), сопротивление резистора R₁, соответствующее добротности Q₁=2.

5.2.2 Изменяя частоту входного напряжения от 0,1 f₀ до 2 f₀ (включая f₀ , f_1гр, f_2гр ) снять зависимости , , для контура с добротностью Q₁=2. Результаты занести в таблицу 5.2.

5.2.3 Установить сопротивление резистора R₂ для добротности Q₂=4. Изменяя частоту входного напряжения, снять зависимость . Результаты занести в таблицу 5.2.

Рисунок 5.1

Таблица5.2