Протокол измерений к лабораторной работе № 8 «Исследование режима резонанса при параллельном соединении катушки индуктивности и конденсатора»

Схема исследуемой электрической цепи представлена на рис. 1 П.

Рис. 1П

Параметры цепи:

L= мГн; R_K = Ом; С = мкФ.

Предварительные расчеты

Волновое сопротивление контура

= О м.

Резонансная частота

= Гц.

Резонансный ток

А.

= А.

Экспериментальные данные представлены в табл. 1П.

Напряжение U = В, f₀ = Гц.

 

Таблица 1П

f, Гц		I, мА	IRL, мА	IC, мА	φ, град
	0,2
	0,4
	0,6
	0,8
	1,0
	1,1
	1,2
	1,4
	1,6
	1,8
	2,0

Работу выполнили:_____________________

Работу проверил:__________________

3. Содержание отчета

1. Нарисовать схему замещения исследуемой электрической цепи, указать величины параметров R_K, L, С. Записать рассчитанные в протоколе измерений значения резонансной частоты f₀, волнового сопротивления ρ, добротности Q и величину резонансного тока I ₀.

2. По данным табл. 1П протокола измерений рассчитать в относительных единицах частоты частотные характеристики Результаты расчета записать в таблицу.

3. По данным п. 2 построить зависимости от относительной частоты экспериментальных значений токов в ветвях и расчетных значений активной и реактивной составляющих тока. Зависимости строить на одном рисунке.

4. По графикам п. 3 определить добротность Q контура. Сравнить ее со значением, рассчитанным по параметрам цепи.

5. По данным п. 1 построить в масштабах векторные диаграммы тока и напряжений при резонансной частоте.

 

Лабораторная работа № 9

Трехфазная цепь, соединенная звездой

Целью работы является экспериментальное исследование режимов работы трехфазной цепи при соединении нагрузки звездой.

1. Общие сведения

Трехфазной цепью называется совокупность трех электрических цепей (фаз), в которых действует система трех синусоидальные э. д. с. одной и той же частоты, сдвинутых по фазе на определенный угол и создаваемых общим источником электрической энергии.

Фазы трехфазной цепи обозначаются буквами А, В, С. Если три э. д. с. е_А, е_В и е_С равны по амплитуде и сдвинуты по фазе одна относительно другой на угол 2 /3, то такую систему называют симметричной трехфазной системой. Э. д. с. е_А = Е_т sin(ωt), е_В = Е_т sin(ωt -2 /3) и е_C = Е_т sin(ωt +2 /3) образуют симметричную трехфазную систему прямой последовательности.

Фазы трехфазной цепи всегда соединены (связаны). Основными видами связи являются соединения звездой и треугольником.

На рис. 9.1 показан способ соединения фаз трехфазного источника звездой. Напряжения U_AN, U_BN, U_CN называются фазными, напряжения U_AB, U_BC,U_CA-линейными. В симметричном источнике U_AN = U_BN =U_CN = U_CN= U_ф, U_AB= U_BC=U_CA= U_Л , причем .

На рис. 9.1 нагрузка также соединена звездой. Напряжения U_an, U_bn, U_cn называются фазными, напряжения U_ab, U_bc, U_ca- линейными. При соединении в звезду токи I_А, I_B, I_С являются и фазными и линейными одновременно

 

 

Рис. 9.1 Рис. 9.2

 

На рис. 9.2 показана топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для случая симметричной трехфазной цепи В

симметричном режиме токи напряжение U_Аn = U_Bn = U_Cn = U_ф. Ток в нейтральном проводе I_N = 0, напряжение U_nN = 0.

При несимметричной нагрузке напряжение U_nN зависит от характера нагрузки и наличия нулевого провода. На рис. 9.3 в качестве примера представлены диаграммы трехфазной цепи с 4-х проводной схемой соединения (Z_N = 0 ), а рис. 9.4 - с 3-х проводной схемой соединения (Z_N = ). Нагрузка фаз резистивная.

Рис. 9.3

Рис. 9.4

Для измерения активной мощности в трехпроводной схеме трехфазной цепи применяется метод двух ваттметров. Один из вариантов включения ваттметров представлен на рис. 9.5. Активная мощность трехфазной цепи равна алгебраической сумме показаний ваттметров Р_3Ф = Р_W1 + Р_W2.

Рис. 9.5

Содержание и порядок выполнения работы

В лабораторной работе исследуют режимы работы трехфазной цепи с 4-х проводной (звезда с нейтральным проводом) и 3-х проводной (звезда без нейтрального провода) схемой соединения.

Источником симметричного трехфазного напряжения является модуль ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1).Фазное напряжение U_ф =7...9 В.

Измерения выполняются компьютерным измерительным комплексом (смотри п 1.4 введения). Ввод данных в компьютер выполняет модуль ВВОД-ВЫВОД.

 

Трехфазную нагрузку собирают из элементов блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ, МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

Х проводная трехфазная цепь

• Собрать схему 4-х проводной трехфазной цепи (рис. 1П протокола измерений). Прямое следование фаз. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивления R₁= R₂= R₃= 100 Ом.

• Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

Запустить информационно-измерительный комплекс DeltaProfi. Для этого:

• Включить компьютер, дождаться окончания загрузки Windows;

• Запустить программу DeltaProfi. Появится окно программы.

• Выбрать работу «Работа №9 - Трехфазная цепь, соединенная звездой - 4-х проводная» в меню «Работы» или нажав кнопку «Выбор работы...» На экране появится схема лабораторной работы.

• Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» или командой главного меню «Управление - Пуск» или горячей клавишей F5.

• Включить выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ, тумблер SA1 модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1) и тумблер Сеть модуля ВВОД- ВЫВОД.

• Используя Вход 1 модуля ВВОД-ВЫВОД измерить фазные напряжения U_AN, U_BN, U_CN и линейные напряжения U_AB, U_BC, U_CA модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ. Измеренные значения занести в протокол измерений. Проверить выполнения отношений линейных и фазных напряжений.

• Симметричный режим. Измерить токи фаз: I_A (Вход 5), I_B (Вход 6), I_С (Вход 7), I_N (Вход 8). Используя Вход 1 модуля ВВОД-ВЫВОД измерить фазные напряжения U_Аn, U_Bn, U_Cn. Измеренные значения напряжений, токов занести в табл. 1П протокола измерений. Указанный порядок действий применить в остальных опытах.

• Несимметричный режим. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивление R₁= 150 Ом, R₂= 68 Ом, Выполнить измерения, данные занести в табл. 1П, Восстановить симметричный режим.

• Обрыв фазы А. Разорвать фазу А на участке Х18 - а (I_А =0). Выполнить измерения, занести данные в табл. Ш. Восстановить цепь фазы А.

• Включение нагрузки С n; N с. Отключить фазу с от С и подключить к точке N источника, а нулевой провод n отключить от N и подключить к фазе С источника. Выполнить измерения, данные занести в табл. 1П. Восстановить симметричный режим.

• Выключить тумблер SA1 модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ.

Окончить работу программы DeltaProfi. Для этого:

• Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» или командой главного меню «Управление - Стоп» или горячей клавишей F6.

• Закрыть программу.

Х проводная трехфазная цепь

Собрать схему 3-х проводной трехфазной цепи (рис. 2П протокола измерений). Прямое следование фаз. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивления R₁= R₂= R₃= 100 Ом.

Запустить информационно-измерительный комплекс DeltaProfl. Для этого:

• Включить компьютер, дождаться окончания загрузки Windows;

• Запустить программу DeltaProfl. Появится окно программы.

• Выбрать работу «Работа №9 - Трехфазная цепь, соединенная звездой - 3-х проводная трехфазная цепь» в меню «Работы» или нажав кнопку «Выбор работы...». На экране появится схема лабораторной работы

• Запустить программу в работу нажатием кнопки «Пуск» или командой главного меню «Управление - Пуск» или горячей клавишей F5.

• Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

• Включить тумблер SA1 модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ.

• Симметричный режим. Измерить токи фаз. Поочередно подключая Вход 1 модуля ВВОД-ВЫВОД к фазам А, В, С и нейтрали, измерить фазные напряжения U_An, U_Bn, U_Cn и напряжение U_nN. Измеренные значения занести в табл. 2П. Указанный порядок действий применять в остальных режимах 3-х проводной цепи.

• Остановить программу нажатием кнопки «Стоп» или командой главного меню «Управление Стоп» или горячей клавишей F6

• Выбрать вкладку «Осциллограммы» и снять осциллограммы фазных токов, зарисовав их в одной координатной плоскости. Определить по осциллограммам угол сдвига фаз между токами.

• Остановить программу нажатием кнопки «Стоп» или командой главного меню «Управление — Стоп» или горячей клавишей F6.

• Несимметричный режим. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивление R₁= 150 Ом, R₂= 68 Ом. Выполнить измерения токов, напряжений и мощностей. Измеренные значения занести в табл. 2П. Восстановить симметричный режим цепи.

• Обрыв фазы А. Разорвать фазу А на участке Х18 - а. Выполнить измерения токов и напряжений. Измеренные значения занести в табл. 2П.

• Короткое замыкание фазы А. Закоротить фазу на участке а- n. Выполнить измерения токов и напряжений. Измеренные значения занести в табл. 2П.

• Выключить тумблер SA1 модуля питания. Восстановить симметричный режим работы цепи.

Режим определения следования фаз

• Заменить сопротивление R₁ в фазе А конденсатором емкостью С = 22 мкФ из блока МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Включить тумблер SA1 модуля питания.

• Прямое следование фаз. Выполнить измерения фазных напряжений нагрузки. Измеренные значения занести в табл. 2П. Выключить тумблер SA1 модуля питания.

• Обратное следование фаз. Поменять местами провода фаз В и С модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1). Включить тумблер SA1 модуля питания. Выполнить измерения фазных напряжений. Измеренные значения занести в табл. 2П.

• Протокол измерений утвердить у преподавателя

• Выключить тумблеры SA1 и Сеть модулей ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ и ВВОД-ВЫВОД.

• Выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ.

Окончить работу программы DeltaProfi. Для этого:

• Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» или командой главного меню «Управление Стоп» или горячей клавишей F6.

• Закрыть программу.

Протокол измерений к лабораторной работе № 9 «Трехфазная цепь, соединенная звездой» 4-х проводная трехфазная цепь

Рис. 1П

Напряжения источника: U_AN = ___В; U_BN =___В; U_CN =___ В;

U_AB =___ В; U_BC = ____В; U_CA=____В.

Проверка соотношения , ________________.

Таблица 1П

Режим работы трехфазной цепи	UАn, В	UBn, В	UCn, В	IA, мА	IВ, мА	IС, мА	IN, мА
Симметричный RA=RB=RC= Ом
Несимметричный RA= Ом, RB= Ом, RC= Ом,
Обрыв фазы А RB= Ом RC= Ом
Включение С n; N с

3-х проводная трехфазная цепь

 

Рис. 2П

Таблица 2П

Режим работы трехфазной цепи	UАn, В	UBn, В	UCn, В	IA, мА	IВ, мА	IС, мА
Симметричный RA=RB=RC= Ом
Несимметричный RA= Ом, RB= Ом, RC= Ом,
Обрыв фазы А RB= Ом RC= Ом
Короткое замыкание фазы А
Прямое следование фаз. Фаза А-С=22 мкФ
Обратное следование фаз

Работу выполнили:___________________________

Работу проверил:_____________________________

Содержание отчета

1. Нарисовать схему трехфазной цепи, указать положительные направления токов.

2. По результатам измерений (табл. 1П и 2П) построить топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов для каждого режима четырех и трехпропроводной трехфазной цепи.

3. Рассчитать активную мощность трехпропроводной цепи в симметричном и несимметричном режимах. Сравнить с измеренными методом двух ваттметров величинами. В симметричном режиме проверить выполнение выражения .

Лабораторная работа № 10

Трехфазная цепь, соединенная треугольником

Целью работы является экспериментальное исследование режимов работы трехфазной цепи при соединении нагрузки треугольником.

1. Общие сведения

Общие сведения о трехфазной цепи и симметричном источнике изложены в предыдущей лабораторной работе.

На рис. 10.1 показан способ соединения фаз нагрузки треугольником. Токи I_A; I_B; I_C называются линейными, токи I _ab; I _bc; I _ca - фазными. Напряжения U _аЬ, U_bc, U_са являются фазными и линейными.

Рис. 10.1 Рис. 10.2

На рис. 10.2 показана топографическая диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов для случая симметричной трехфазной цепи В симметричном режиме ток , напряжение U_Л= U_Ф.

В случае несимметричной нагрузки фазные токи вычисляют по закону Ома:

Линейные токи определяют по закону Кирхгофа для узлов:

 

2. Содержание работы

Источником симметричного трехфазного напряжения является модуль ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1). Линейное напряжение U_Л= 12 В.

Измерения выполняются компьютерным измерительным комплексом (смотри п. 1.4 введения). Ввод данных в компьютер выполняет модуль ВВОД-ВЫВОД.

Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1П протокола измерений. R_А, R_B, R_С - сопротивления из блока МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ.

• Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивления фаз R_А = R_B = R_С. Рекомендуемые значения 100 или 150 Ом.

Запустить информационно-измерительный комплекс DeltaProfi. Для этого:

• Включить компьютер, дождаться окончания загрузки Windows;

• Запустить программу DeltaProfi. Появится окно программы

Выбрать работу «Работа №10 - Трехфазная цепь, соединенная треугольником» в меню «Работы» или нажав кнопку «Выбор работы...». На экране появится схема лабораторной работы.

• Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» или командой главного меню «Управление - Пуск» или горячей клавишей F5

• Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

• Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ и тумблер SA1 модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ.

• Используя Вход 1 модуля ВВОД-ВЫВОД измерить линейные напряжения U_АВ, U_BC, U_CA источника. Измеренные значения занести в протокол измерений.

• Симметричный режим.

• Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп».

• Выбрать вкладку «Мнемосхемы».

• Измерить фазные токи I_аЬ, I_Ьс, I_са. Используя Вход 1 модуля ВВОД-ВЫВОД измерить напряжения U_Аа, U_Bb, U_Cc, U_ab, U _bc, U_ca. Измеренные значения занести в табл. 1П протокола измерений. Указанный порядок измерений применять в остальных режимах.

• Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп».

• Выбрать вкладку «Осциллограммы» и снять осциллограммы фазных токов I_аb, I_bc, I _ca. Определить по осциллограммам угол сдвига фаз между токами и сравнить амплитуды фазных и линейных токов

• Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп».

• Несимметричный режим. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивление Выбрать вкладку «Мнемосхемы». Выполнить измерения и занести данные в табл. 1П. Восстановить симметричный режим.

• Обрыв линии Аа. Разорвать линию Аа. Выполнить измерения и занести данные в табл 1П. Восстановить целостность цепи.

• Обрыв фазы ab. Разорвать фазу ab. Выполнить измерения и занести данные в табл. 1П. Восстановить целостность цепи.

• Включить (переключить) фазу С на нейтраль N модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1). Выполнить измерения и занести данные в табл. 1П.

• Выключить тумблер SА1 модуля ТРЕХФАЗНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (UZ1) и автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ.

• Протокол измерений утвердить у преподавателя.

• Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» или командой главного меню «Управление - Стоп» или горячей клавишей F6.

• Закрыть программу.

Протокол измерений к лабораторной работе № 10 «Трехфазная цепь, соединенная треугольником»

Рис. 1П

Линейные напряжения источника U_AB= В; U_ВC= В; U_CA= В.

Таблица 1П

Измеряемая величина	Режим работы трехфазной цепи
Симметричный RA= Ом RB= Ом RC= Ом	Несимметричный RA= Ом RB= Ом RC= Ом	Обрыв линии Аа. RA= Ом RB= Ом RC= Ом	Обрыв фазы ab	Включение фазы С на нейтраль N
Uab, В
Ubс, В
Uсa, В
Iab, мА
Ibс, мА
Iса, мА

Работу выполнили:________________________________

Работу проверил: __________________________________

 

 

3. Содержание отчета

1. Нарисовать схему трехфазной цепи.

2. По результатам измерений построить в масштабе m_i m_u топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов фаз нагрузки (I_аb, I_bс,

I _ca). Линейные токи I _А, I _B, I_С построить по закону Киргофа для узлов а, b, с. И рассчитать их величины. Данные расчета записать в таблицу для каждого режима трехфазной цепи. При построении диаграмм принять

 

Измеряемая величина	Режим работы трехфазной цепи
Симметричный RA= Ом RB= Ом RC= Ом	Несимметричный RA= Ом RB= Ом RC= Ом	Обрыв линии Аа. RA= Ом RB= Ом RC= Ом	Обрыв фазы ab	Включение фазы С на нейтраль N
IA, мА
IB, мА
IC, мА

3. Проверить выполнение выражения в симметричном режиме работ цепи.

4. Выполнить расчет при включении фазы нагрузки на нейтраль источника.

 

Лабораторная работа № 11

Исследование линейной электрической цени несинусоидального периодического тока

Целью работы является экспериментальное подтверждение метода расчета цепи несинусоидального периодического тока.

1. Общие сведения

Периодическую несинусоидальную функцию, например напряжения u(t) = u(t + Т), где Т- период, можно представить тригонометрическим рядом Фурье

где U₀ - постоянная составляющая; - гармонические составляющие.

Гармоническая составляющая, период Т которой равен периоду и(t), называется основной. Остальные гармоники называются высшими.

Расчет линейной электрической цепи несинусоидального периодического тока основан на принципе наложения. Расчет цепи ведут отдельно для постоянной составляющей, основной и двух-трех высших гармоник.

Для расчета токов и напряжений гармонических составляющих используют комплексный метод расчета. При этом следует иметь в виду, что комплексные сопротивления индуктивности и емкости зависят от номера k гармоники. Принцип наложения справедлив только для мгновенных значений несинусоидальных токов и напряжений. Ток и напряжение ветви:

где n номер последней высшей гармоники, принятой в расчете.

Действующее значение (например, тока i(t)) рассчитывается по формуле

где I₀ - постоянная составляющая, I_k- действующее значение k -й гармоники.

Активная мощность цепи равна сумме активных мощностей постоянной и гармонических составляющих

Реактивная и полная мощность определяется по формулам

где: действующие значения напряжения и тока.

Коэффициент мощности

Для оценки степени отличия несинусоидальной кривой от синусоиды используют коэффициенты:

формы ( - средне выпрямленное значение);

амплитуды (I_mах - максимальное значение несинусоидального тока); искажения k_ис = I₁/ I (I₁-действующее значение тока основной гармоники).

2. Содержание и порядок выполнения работы

В лабораторной работе экспериментально подтверждается метод расчета цепи несинусоидального тока, основанный на принципе наложения. Проводится два опыта. Источником несинусоидального напряжения в форме знакопеременных импульсов является модуль ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Этот модуль также позволяет получить необходимые синусоидальные напряжения.

Пассивные элементы электрической схемы выбирают из блоков МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ и МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ. Рекомендуемые значения: L = 50, 60, 70 или 80 мГн; С = 56, 68 или 82 мкФ. Активное сопротивление R_Kкатушки измеряют мультиметром. Шунт R _ш1 — резистор канала А1 из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ.

Измерения выполняются компьютерным измерительным комплексом (смотри п1.4введения). Ввод данных в компьютер выполняет блок ВВОД-ВЫВОД. Вход 1 и Вход 5 при их совместном использовании измеряют активную мощность Р цепи и угол сдвига фаз φ между мгновенными значениями синусоидальных напряжения и и тока i. При емкостном характере цепи в окне φ на экране монитора появляется величина угла 0...-90⁰.

Для получения зависимостей от времени используют ОСЦИЛЛОГРАФ.

Рис. 11.1

 

В первом опыте исследуют электрическую цепь с напряжением на входе в форме знакопеременных импульсов (рис. 11.l). Ряд Фурье для такого напряжения имеет вид

Во втором опыте на вход цепи подают напряжение синусоидальной формы, равное первой, третьей и пятой гармонике разложения исходного напряжения в ряд Фурье.

• Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1П протокола измерений.

• Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

• Установить в модуле РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ заданные преподавателем величины индуктивности L катушки и емкости С конденсатора. Измерить мультиметром активное сопротивление R_K катушки. Записать эти значения в протокол измерений.

Запустить информационно-измерительный комплекс DeltaProfi. Для этого:

• Включить компьютер, дождаться окончания загрузки Windows;

• Запустить программу DeltaProfi. Появится окно программы.

• Выбрать работу «Работа №11 - Исследование линейной электрической цепи несинусоидального периодического тока» в меню «Работы» или нажав кнопку

«Выбор работы...». На экране появится схема лабораторной работы

• Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» или командой главного меню «Управление - Пуск» или горячей клавишей F5.

Первый опыт

• Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ, тумблеры Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Переключатель Форма модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР установить в положение . Регулятором Частота установить частоту f =50 Гц. Регулятором Амплитуда установить величину действующего значения напряжения U = 7 В.

• По осциллограмме убедиться, что амплитуда входного напряжения составляет U_m=7 В.

• Срисовать на кальку с экрана ОСЦИЛЛОГРАФА кривую зависимости i(t). На рисунке написать масштаб т_i.

• Срисовать на кальку с экрана ОСЦИЛЛОГРАФА кривую зависимости и_C (t). На рисунке написать масштаб т_U.

• Выполнить измерения действующих значений напряжений и, и_C и тока i, активной мощности Р. Измеренные значения занести в табл. 1П протокола измерений.

Второй опыт

• В протоколе измерений рассчитать действующие значения гармонических составляющих входного напряжения.

• Переключатель Форма модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР установить в положение ~.

• Регулятором Амплитуда установить величину действующего значения основной гармоники U ₍₁₎ входного напряжения.

• Выполнить измерения действующих значений напряжения и и и_C, тока i, активной мощности Р и угла сдвига фаз φ. Измеренные значения занести в табл. 1П. Указанный порядок измерений использовать в следующих опытах

• Регулятором Частота установить на выходе модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР частоту f =150 Гц. Регулятором Амплитуда установить величину действующего значения третьей гармоники U ₍₃₎ входного напряжения.

• Выполнить измерения. Измеренные значения занести в табл. 1П.

• Регулятором Частота установить на выходе модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР частоту f =250 Гц. Регулятором Амплитуда установить величину действующего значения пятой гармоники U₍₅₎ входного напряжения.

• Выполнить измерения. Измеренные значения занести в табл. 1П.

• Выполнить указанные в протоколе измерений расчеты.

• Протокол измерений утвердить у преподавателя.

• Выключить тумблеры Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и

автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ.

Окончить работу программы DeltaProfi. Для этого:

• Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» или командой главного меню «Управление - Стоп» или горячей клавишей F6.

• Закрыть программу.

 

 

Протокол измерений к лабораторной работе № 11

«Исследование линейной электрической цепи несинусоидального периодического тока»

Схема исследуемой цепи показана на рис. 1П.

Рис. 1П

 

Параметры элементов цепи: С =___мкФ; L = ___мГн; R _K =___ Ом,

Амплитуда несинусоидального напряжения U_т=7 В.

Амплитуды гармоник напряжения:

Таблица 1П

Эксперимент	Um, B	I, мА	UC, B	P, Вт	φ, град
Опыт 1
Несинусоидальное напряжения u(t)					--
Опыт 2
Cинусоидальное напряжения u (1)
Cинусоидальное напряжения u (3)
Cинусоидальное напряжения u (5)

По данным опыта 2:

ток А;

напряжение В;

мощность Вт.

Работу выполнил:_______________

Работу проверил:_______________

3. Содержание отчета

1.Нарисовать схему замещения электрической цепи. Перенести данные из протокола наблюдений.

2. Рассчитать коэффициенты искажения k_{ис I}, k_{ис U} и коэффициент мощности.

3. По данным опыта 2 записать мгновенные значения входного напряжения, тока и напряжения на конденсаторе как суммы первой и высших гармоник

4. Рассчитать методом наложения мгновенные и действующие значения тока и напряжения на конденсаторе, а также активную мощность. Расчет выполнить в комплексной форме для 1-й и 3-й гармоник. Результаты расчета представить в таблице и сравнить с экспериментом.

5. Нарисовать зависимости i (t) = i ₍₁₎(t) + i ₍₃₎(t) и u_C (t) = u_{C (1)} (t) + u_{C (3)} (t). На этом

же рисунке показать экспериментальные зависимости i (t) и u_C (t).

 

 

 

 

Лабораторная работа № 12

Разряд конденсатора С на цепь R-L

Целью данной работы является экспериментальное исследование свободного процесса в цепи с двумя независимыми накопителями энергии электрического и магнитного полей.

1. Общие сведения

Свободный процесс в цепи с двумя независимыми накопителями энергии (рис. 12.1) возникает при отключении цепи от источника напряжения.

Рис. 12.1

Уравнение Кирхгофа

u_C+u_L+iR=0

и уравнения элементов:

определяют однородную систему двух линейных дифференциальных

уравнений:

.

Общее рещение однородной системы имеет только свободные составляющие i = i _св(t), u _C= u _св(t). Для определения их вида необходимо найти корни характеристического уравнения det(А - p 1) = 0, где 1 - единичная матрица. В

результате подучаем .

Корни характеристического уравнения

где - резонансная частота контура R-L-C.

Характер Свободного процесса зависит от вида корней р _1,2, которые могут быть:

1) отрицательными вещественными разными, если ;

2) комплексными сопряженными с отрицательной вещественной частью, если где частота затухающих колебаний;

3) отрицательными вещественными равными, если .

В случае разных корней общее решение имеет вид:

При , процесс называется апериодическим; - колебательным. Смена характера переходного процесса происходит при R_кр = 2ρ, где характеристическое сопротивление контура.

Корни характеристического уравнения позволяют оценить продолжительность переходного процесса. Временем переходного процесса обычно считают промежуток, в течение которого свободная составляющая уменьшается в е³...е⁵ раз. Время апериодического процесса можно оценить как Т = 3 / | p _min |, где | p _min |-модуль меньшего из корней характеристического уравнения. Время колебательного переходного процесса Т 3/ (|Re(p)|).

Зависимости токов и напряжений показаны на рис. 12.2 для апериодического и на рис. 12.3 для колебательного переходного процесса.

Рис. 12.2 Рис. 12.3

 

При расчете постоянных интегрирования используют независимые начальные условия. К независимым начальным условиям относятся напряжение на конденсаторе и ток через катушку