Лабораторное занятие 9
ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ РЕЗИСТОРА И КОНДЕНСАТОРА
Цель занятия: исследовать неразветвленную цепь переменного тока на подтверждение основных расчетных формул; построить векторную диаграмму тока и напряжений, треугольники сопротивлений и мощностей при последовательном соединении элементов цепи.
Схема опыта:
| № опыта | Измерено | Вычислено | |||||||||
| U, B | I, A | P, Вт | XC, Ом | Z, Oм | сosφ | UR, B | UC, B | S, BA | QC, ВAp | φ, град | |
| 1. | |||||||||||
| 2. | |||||||||||
| 3. | |||||||||||
| 4. | |||||||||||
| 5. | |||||||||||
| 6. |
Расчеты:
| XC=1/(2٠π٠f٠С) |
| Z=U/I |
| UR=I٠R |
| UC=I٠XC |
| S=I٠U |
| QC=I2٠XC |
| cos φ=R/Z |
| φ=arccosR/Z |
Вывод:
| характер изменения тока, мощности, падения напряжения на участках цепи в зависимости от изменения активного и емкостного сопротивлений |
Векторная диаграмма тока и напряжений (по результатам первого опыта в масштабе):
Масштаб напряжения МU = ____В/см
Масштаб тока МI = ______А/см
Ответы на контрольные вопросы:
| 1. Как изменяется соотношение активного и емкостного напряжений в цепи при изменении активного сопротивления? емкости? |
| 2. Что произойдет в цепи, если изменить частоту сети при прочих неизменных параметрах? |
| 3. Почему ток в цепи с емкостью опережает по фазе напряжения на угол 90 °? |
Оценка:_________________
Дата проверки: ________________
Подпись преподавателя: ____________________
Лабораторное занятие 10
ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С КАТУШКОЙ ИНДУКТИВНОСТИ
Цель занятия: исследовать неразветвленную цепь переменного тока на подтверждение основных расчетных формул; построить векторную диаграмму тока и напряжений, треугольники сопротивлений и мощностей при последовательном соединении элементов цепи.
Схема опыта:
| № опыта | Измерено | Вычислено | |||||||||||
| U, B | I, A | P, Вт | Z, Oм | Rобщ, Ом | XL, Ом | L, Гн | сosφ | UR, B | UL, B | QL, ВAp | S, BA | φ, град | |
Расчеты:
| Z=U/I |
| Rобщ=P/I2 |
| XL=√Z2-Rобщ2 |
| L=XL/ 2٠π٠f |
| cos φ=Rобщ/Z |
| UR=I٠Rобщ |
| UL=I٠XL |
| QL=I2٠XL |
| S=I٠U |
| φ=arccosRобщ/Z |
Вывод:
| характер изменения тока, мощности, падения напряжения на участках цепи в зависимости от изменения сопротивлений |
Векторная диаграмма тока и напряжений (по результатам первого опыта в масштабе)
Масштаб напряжения МU = ____В/см
Масштаб тока МI = ______А/см
Ответы на контрольные вопросы:
| 1. Что представляет собой катушка индуктивности в электрической схеме замещения? |
| 2. Что произойдет в цепи, если изменить частоту сети при прочих неизменных параметрах? |
| 3. Почему ток в цепи с индуктивностью отстает по фазе от напряжения на угол 90 °? |
Оценка:_________________
Дата проверки: ________________
Подпись преподавателя: ____________________
Лабораторное занятие 11
ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО И РЕАКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТОВ
Цель занятия: проверка справедливости основных формул при расчете разветвленной цепи переменного тока.
Схема опыта:
| № | Угол j | Участок цепи | U, B | I, A | Ia, A | Ip, A | P, Вт | Q, ВАр | S, ВА | cosj | sinj | j, град |
| 1. | j>0 | Резистор | — | — | ||||||||
| Катушка | ||||||||||||
| Конденсатор | — | — | ||||||||||
| Вся цепь | ||||||||||||
| 2. | j=0 | Резистор | — | — | ||||||||
| Катушка | ||||||||||||
| Конденсатор | — | — | ||||||||||
| Вся цепь | ||||||||||||
| 3. | j<0 | Резистор | — | — | ||||||||
| Катушка | ||||||||||||
| Конденсатор | — | — | ||||||||||
| Вся цепь |
Для резистора:
IaR=I
| Q=0 |
| S=PR |
| cosφ=1 |
| sinφ=0 |
| φ=0 |
Для катушки
Iak=Pk/U
| Ipk=√I2- Iak2 |
| cosφk= Iak/I2 |
| sinφk= Ipk/I2 |
| Q=U* Ipk |
| Sk=U*I22 |
Для конденсатора
Ia=0
| Ipc=I3 |
| P=0 |
| Qc=U*I3 |
| cosφ=0 |
| sinφ=1 |
| φ=900 |
Для всей цепи
Ia=IaR+Iak
| Ip=Ipk-Ipc |
| P=PR+Pk |
| Q=Qk-Qc |
| S=U*I |
| cosφ=Ia/I |
| sinφ=Ip/I |
Векторная диаграмма токов и напряжения (по результатам первого и второго опытов):
Масштаб напряжения МU = ____В/см
Масштаб тока МI = ______А/см
Выводы:
| характер изменения тока, мощности, падения напряжения на участках цепи в зависимости от изменения сопротивлений |
Ответы на контрольные вопросы:
1. По каким формулам определяются активная, реактивная проводимости ветвей?
2. Что произойдет в цепи, если изменить частоту сети при прочих неизменных параметрах?
3. Что означает j>0, j =0 и j<0?
Оценка:_________________
Дата проверки: ________________
Подпись преподавателя: ____________________
Лабораторное занятие 12
ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСА НАПРЯЖЕНИЙ
Цель занятия: экспериментально получить условие резонанса напряжений.
Схема опыта:
| № опыта | U, В | I, A | UK, B | UL, B | UC, B | P, Вт | ZЦ, Ом | ZK, Ом | RK, Ом | XК, Ом | ХС, Ом | U0, B | C, мкФ | QL, ВАр | QC, ВАр | Q, ВАр | S, ВА | сos φ | φ, град |
Расчетные формулы:
Zk=Uk/I
| Xk=√ Zk2- R2 |
| UL=I* Xk |
| Ua=I*Rk |
| Xc=106/(314*C)=Uc/I |
| Z=U/I |
| QL=UL*I |
| Qc=Uc*I |
| Q=QL-Qc |
| S=U*I |
| cosφ=P/S |
| X=XL-Xc |
| tgφ=X/R φ=arctg X/R |
| tgφk=Xk/ R φk=arctg Xk/R |
Векторные диаграммы тока и напряжений (по измеренным и вычисленным данным для трех режимов):
Масштаб напряжения МU = ____В/см
Масштаб тока МI = ______А/см
По измеренным и вычисленным значениям построить в общих координатах графики зависимостей:
| UL=f(Xc) | Uc=f(Xc) | Ua=f(Xc) | I=f(Xc) | P=f(Xc) | Q=f(Xc) | сos φ =f(Xc) |
Вывод:
| характер изменения тока, мощности, падения напряжения на участках цепи в зависимости от изменения сопротивлений |
Ответы на контрольные вопросы:
| 1. Что произойдет в цепи, если изменить частоту сети при прочих неизменных параметрах? |
| 2. Какой режим цепи при последовательном соединении элементов называется резонансом напряжений? |
| 3. Практическое применение резонанса напряжений. |
| 4. Опасность резонанса напряжений. |
| 5. Какая мощность выделяется в цепи при резонансе напряжений? |
Оценка:_________________
Дата проверки: ________________
Подпись преподавателя: ____________________
Лабораторное занятие 13
ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСА ТОКА
Цель занятия: экспериментально получить условие резонанса тока.
Схема опыта:
| № опыта | U, В | I1, A | I2, A | XК, Ом | ВК, См | ХС, Ом | ВС, См | C, мкФ | QК, ВАр | QC, ВАр | Q, ВАр | PК, Вт | S, ВА | IL, A | Ia, A |
Расчетные формулы:
| Zk=U/I1 |
| Xk=√ Zk2- R2 |
| ВК=XК,/Zk2 |
| gK=R/Zk2 |
| Xc=106/(314*C)=Uc/I |
| Z=U/I2 |
| Вc=Xc,/Z2 |
| Qk=U2·ВК |
| Qc=U2·Вc |
| Q=Qk-Qc |
| S=U*I |
| IL=U · Bk |
| Ia=U · gk |
По измеренным и вычисленным данным для трех режимов построить векторные диаграммы токов:
Масштаб напряжения МU = ____В/см
Масштаб тока МI = ______А/см
По измеренным и вычисленным значениям построить в общих координатах графики зависимостей:
| I=f(вc) | I1=f(вc) | I2=f(вc) |
Вывод:
| характер изменения тока, мощности, падения напряжения на участках цепи в зависимости от изменения сопротивлений |
Ответы на контрольные вопросы:
| 1. Что произойдет в цепи, если изменить частоту сети при прочих неизменных параметрах? |
| 2. Какой режим цепи при параллельном соединении элементов называется резонансом токов? |
| 3. Практическое применение резонанса токов. |
| 4. Какая мощность выделяется в цепи при резонансе токов? |
Оценка:_________________
Дата проверки: ________________
Подпись преподавателя: ____________________
Лабораторное занятие 14
ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПРИЕМНИКОВ ЭНЕРГИИ ЗВЕЗДОЙ
Цель занятия: изучить параметры трехфазной цепи при соединении приемников энергии звездой.
Схема опыта:
| № опыта | Ключ К | Измерено | Вычислено | ||||||||||||
| IA | IB | IC | UA | UB | UC | UAB | UBC | UCA | IN | PA | PB | PC | P | ||
| A | A | A | B | B | B | B | B | B | A | Вт | Вт | Вт | Вт | ||
| Вкл. | |||||||||||||||
| Выкл. | |||||||||||||||
| Вкл. | |||||||||||||||
| Выкл. | |||||||||||||||
| Вкл. | |||||||||||||||
| Выкл. |
Расчеты:
| РА=UА٠IА٠cosφА |
| РВ=UВ٠IВ٠cosφВ |
| РС=UС٠IС٠cosφС |
| Р=РА+ РВ+РС |
Векторные диаграммы напряжений и токов для опытов с нулевым проводом:
Масштаб напряжения МU = ____В/см
Масштаб тока МI = ______А/см
Выводы:
| целесообразность нейтрального провода при симметричной нагрузке |
| роль нейтрального провода при несимметричной нагрузке |
| роль нейтрального провода при обрыве линейного провода |
Ответы на контрольные вопросы:
1. Какое из соединений трехфазной цепи называют соединением звездой?
2. Чему равно отношение при соединении звездой линейных и фазных напряжений, линейных и фазных токов?
3. Что такое симметричная и несимметричная нагрузка?
4. Какую роль играет нейтральный провод?
5. Какое напряжение называют смешением нейтрали?
Оценка:_________________
Дата проверки: ________________
Подпись преподавателя: ____________________
Лабораторное занятие 15
ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПРИЕМНИКОВ ЭНЕРГИИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ
Цель занятия: изучить параметры трехфазной цепи при соединении приемников энергии треугольником.
Схема опыта:
| № опыта | Нагрузка | Измерено: | ||||||||
| UAB, В | UBC, В | UCA, В | IA, A | IB, A | IC, A | IAB, A | IBC, A | ICA, A | ||
| 1. | ZAB= ZBC= ZCA= | |||||||||
| 2. | ZAB= ZBC= ZCA= | |||||||||
| 3. | ZAB= ZBC= ZCA= | |||||||||
| 4. | ZAB= ZBC= ZCA= |
Для второго опыта построить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжений:
Масштаб напряжения МU = ____В/см
Масштаб тока МI = ______А/см
Графически определить ток в линиях по следующим формулам:
IА=IАВ-IСА
IВ=IВС-IАВ
IС=IСА-IВС
В расчетных формулах:
IАВ, IВС, IСА – сила тока в соответствующей фазе;
Выводы:
| соответствие расчетных формул и опытных данных |
| процессы в цепи при обрыве фазы |
| процессы в цепи при обрыве линии |
Ответы на контрольные вопросы:
1. Какое соединение трехфазной цепи называют соединением в треугольник?
2. Чему равно отношение при соединении в треугольник: линейных и фазных напряжений, линейных и фазных токов?
3. Как определяется линейный ток при симметричной и несимметричной нагрузке?
Оценка:_________________
Дата проверки: ________________
Подпись преподавателя: ____________________
Лабораторное занятие 16
ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ЗАРАДКЕ И РАЗРЯДЕ КОНДЕНСАТОРА ЧЕРЕЗ СОПРОТИВЛЕНИЕ
Цель работы: исследовать переходные процессы в цепях с емкостью; построить кривые тока и напряжения переходного процесса.
Схема опыта:
| № опыта | Заряд: | Разряд: | |||||||||
| U, В | t, с | i, A | UC, B | UR, B | τ, c | R, кОм | C, мкФ | t, c | i, A | UC, B | |
Расчеты:
| Uc=U-i·R |
| UR=i·R |
| τ=R·C |
Построить в масштабе графики:
i=f(τ) Uc=f(τ) UR=f(τ)
Выводы:
соответствие расчетной и опытной постоянной времени;
| длительности переходного процесса |
| характера зависимости тока и напряжения переходного процесса |
Контрольные вопросы:
1. Какой процесс называется зарядом конденсатора? Какой разрядом?
| 2. Что такое τ? Как ее можно определить? |
| 3. Сформулируйте законы коммутации? |
Оценка:_________________
Дата проверки: ________________
Подпись преподавателя: ____________________