ОПД.Ф.06.01 Электротехника
Специальность 110301 – Механизация сельского хозяйства
Уфа 2012
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПи ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С АКТИВНЫМ, ИНДУКТИВНЫМ И ЕМКОСТНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЯМИ
Цель работы
Исследовать электрическую цепь с последовательно соединенными активным сопротивлением, емкостью и катушкой с регулируемой индуктивностью. Выяснить условия возникновения резонанса напряжений.
Программа работы
1.2.1. Ознакомиться с оборудованием и приборами лабораторной установки и записать их паспортные данные в таблицу 1.1.
Таблица 1.1. Приборы и оборудование
| Наименование | Количество | Тип | Условные обозначения на схеме |
| Вольтметр | |||
| Амперметр | |||
| Батарея конденсаторов С = 0,000032 Ф | |||
| Катушка индуктивности с выдвижным сердечником | |||
| Лабораторный автотрансформатор | |||
| Д – датчик тока | |||
| Осциллограф |
1.2.2. Собрать электрическую схему установки (рисунок 1.1.) и уяснить назначение отдельных ее элементов.
Рисунок 1.1. Электрическая схема установки.
Д – датчик тока; С – батарея конденсаторов; L - катушка
индуктивности; ЛАТР – лабораторный автотрансформатор
1.2.3. Изменяя индуктивное сопротивление цепи, при различных значениях XL снять показания приборов, в том числе для резонанса напряжений при UL = UC. В лабораторной работе индуктивное сопротивление XL изменяют перемещением сердечника в катушке, причем по мере выдвижения сердечника индуктивное сопротивление катушки уменьшается. В таблицу 2.2 записать результаты эксперимента и расчетные данные.
1.2.4. Построить векторные диаграммы в масштабе для трех различных режимов исследуемой цепи:
1.2.5. Проанализировать результаты эксперимента и сделать выводы о влиянии реактивного сопротивления на сдвиг фаз.
Рекомендации по выполнению работы
1.3.1. Собрать схему установки согласно рисунка 1.1.
В установке использован осциллограф для визуального наблюдения за опережением или отставанием напряжения от тока по фазе на угол jS в зависимости от соотношения между напряжениями UL и U C. Для одновременного наблюдения на экране осциллографа двух процессов в нем имеется электронный коммутатор. Клеммы коммутатора расположены с левой стороны осциллографа («Вход 1», «Вход 2»). Ручками «Усиление 1» и «Усиление 2» устанавливают требуемую величину амплитуд исследуемых сигналов. Смещение осциллограмм по вертикали относительно друг друга осуществляют ручкой «Смещение».
Перед подачей напряжения к установке рукоятку ползунка ЛАТРа устанавливают на «0». На экране осциллографа будут две горизонтальные линии, которые совмещают в одну, пользуясь ручкой «Смещение». С помощью ЛАТРа устанавливают напряжение 30 или 60 В (по указанию преподавателя).
1.3.2. Основные формулы для расчетов:
;
;
.
В соотношениях:
U – напряжение сети;
Ua – активная составляющая напряжения;
UL – реактивная составляющая напряжения на индуктивности;
UC – реактивная составляющая напряжения на емкости;
I – ток в цепи;
Z – полное сопротивление цепи;
XL – реактивное сопротивление катушки индуктивности;
XС – реактивное сопротивление конденсатора;
Х – реактивное сопротивление цепи;
R - активное сопротивление цепи;
L – индуктивность катушки;
С – емкость конденсатора;
w - угловая частота тока;
f – частота переменного тока (f = 50 Гц).
| Таблица 1.2. Параметры электрической цепи при различных видах нагрузки | Вид нагрузки | 
| 
| 
| 
| 
|
| Вычислено | Uа, B | |||||
| L, Гн | ||||||
| Х, Ом | ||||||
| ХC, Ом | ||||||
| ХL, Ом | ||||||
| R, Ом | ||||||
| Z, Ом | ||||||
| Измерено | UC, B | |||||
| UL, B | ||||||
| I, A | ||||||
| U, B |
В случае резонанса напряжений реактивное сопротивление:
,
следовательно, полное сопротивление равно активному
.
Этим можно воспользоваться для расчета активного сопротивления цепи по показаниям амперметра и вольтметра
.
1.3.3. При анализе векторных диаграмм уясняют, какие параметры относительно друг друга сдвинуты по фазе, что вызывает этот сдвиг, какой вид нагрузки преобладает, что определяет величину тока и напряжения на отдельных участках цепи. Выводы записать в отчет.
1.4. Контрольные вопросы
1.4.1. Изобразить треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей для цепи с активно-емкостной нагрузкой. Чем они отличаются от треугольников для активно-индуктивной нагрузки?
1.4.2. Что называют резонансом напряжений и каким образом он достигается?
1.4.3. Какую величину имеет коэффициент мощности и угол j при резонансе напряжений?
1.4.4. Каким образом можно определить в эксперименте состояние резонанса напряжений (по показаниям приборов)?
1.4.5. Может ли представлять опасность режим резонанса напряжений?
1.4.6. Где в технике может применяться резонанс напряжений?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2