|
Содержание работы или список заданий
|
Практическая работа 1
Исследование однофазных электрических цепей синусоидального тока с последовательно соединенными элементами
Цель работы
Научиться определять параметры электрической цепи косвенным методом с последова¬тельно соединенными элементами и строить на комплексной плоскости топо¬графические диаграммы напряжений, сопротивлений и мощностей.
Программа исследований
Необходимо провести три опыта: с катушкой индуктивности; с резистором и конденсатором; с резистором, катушкой индуктивности и конденсатором.
Опыт 1. Исследование цепи с катушкой индуктивности
Последовательность выполнения работ:
По данным табл. 1.1. произвести расчёты величин табл. 1.2. Вариант берётся в соответствии с номером группы.
Таблица 1.1
Показания измерительных приборов
Дано
Вариант ток цепи I, А напряжение на катушке индуктивности Uк, В активная мощность катушки индуктивности Рк, Вт
1 0,43 8,4 1,4
2 0,42 8,7 1,4
1. Вычислить для катушки индуктивности:
полное сопротивление Zк, используя формулу (1.12);
активное сопротивление Rк, используя формулу (1.10);
индуктивное сопротивление XL, используя формулу (1.2);
активную составляющую напряжения Uкa – по формуле (1.8);
индуктивную составляющую напряжения UL – по формуле (1.9);
реактивную мощность QL – по формуле (1.11);
полную мощность Sк – по формуле (1.7);
коэффициент активной мощности cosφк – по формуле (1.14), проверив все три соотношения.
Результаты вычислений записать в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Параметры электрической цепи с реальной катушкой индуктивности
Вычислено
Rк, Ом XL,Ом Zк, Ом Uка, В UL, В QL, В•Ар Sк, В•А cosφк
2. Составить в алгебраической и показательной формах записи уравнения комплексов величин Zк, и Sк, используя уравнения (1.1), (1.4), (1.5).
3. Построить в масштабе диаграмму сопротивлений, топографическую векторную диаграмму напряжений и диаграмму мощности для катушки индуктивности (см. рис. 1.2).
4. Сформулировать краткие выводы по результатам исследований, в которых описать процесс потребления электрической энергии и показать влияние индуктивного характера нагрузки на сдвиг фаз напряжения и тока цепи.
5. Нарисовать схему эксперимента для отчета по практической работе (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Принципиальная схема для исследования цепи с катушкой индуктивности
Опыт 2. Исследование цепи с резистором и конденсатором
Последовательность выполнения работ:
По данным табл. 1.3. произвести расчёты величин табл. 1.4. Вариант берётся в соответствии с номером группы.
Таблица 1.3
Показания измерительных приборов
Дано
Вариант ток цепи I, А напряжение, подведенное к
иссле¬дуемой цепи U, В активная мощность Р, Вт
1 0,24 16,8 3,4
2 0,24 15,9 3,4
1. Вычислить для цепи R-C:
полное сопротивление ;
сопротивление резистора R, используя формулу (1.25);
емкостное сопротивление конденсатора ХС, используя формулу (1.20);
активную составляющую напряжения UR по формуле (1.23);
емкостную составляющую напряжения UC – по формуле (1.24);
емкостную мощность QC – по формуле (1.26);
полную мощность S – по формуле (1.22);
коэффициент активной мощности cosφ – по формуле (1.27).
Результаты вычислений записать в табл. 1.4.
Таблица 1.4
Параметры электрической цепи с резистором и конденсатором
Вычислено
R, Ом ХC , Ом Z, Ом UR, В UC, В QC, В•Ар S, В•А cosφ
2. Составить в алгебраической и показательной формах уравнения ком¬плексов величин Z, и S, используя уравнения (1.17) - (1.19).
3. Построить на комплексной плоскости диаграмму сопротивлений, топо¬графическую диаграмму напряжений и диаграмму мощности для цепи R-C (см. рис. 1.4).
4. Сформулировать краткие выводы по результатам исследований, рас¬крыв в них влияние емкостной нагрузки на режим электропотребления и сдвиг фаз напряжения и тока цепи.
5. Нарисовать схему эксперимента для отчета по практической работе (рис. 1.11).
Рис. 1.11. Схема для исследования цепи с резистором и конденсатором
Опыт 3. Исследование цепи с резистором, катушкой индуктивности и конденсатором
Последовательность выполнения работ:
По данным табл. 1.5. произвести расчёты величин табл. 1.6. Вариант берётся в соответствии с номером группы.
Таблица 1.5
Показания измерительных приборов
Дано
Вариант ток цепи
I, А напряжение активная мощность цепи Р, Вт
на резисторе
UR, В на катушке индуктивности
Uк, В на
конденсаторе
UС, В цепи
U, В
1 0,24 13,8 5,4 9,6 15,9 3,4
2 0,2 12 3,6 8,7 15,6 3,6
1. Вычислить для цепи R-L-C все электрические величины, перечисленные в табл. 1.6, используя формулы из опыта 1, 2, 3:
сопротивление резистора:
; (1.38)
активную мощность резистора:
; (1.39)
активное сопротивление всей цепи:
; (1.40)
активное сопротивление катушки индуктивности:
; (1.41)
полное сопротивление катушки индуктивности Zк, используя формулу (1.12);
индуктивное сопротивление катушки индуктивности XL, используя формулу (1.2);
емкостное сопротивление конденсатора:
; (1.42)
реактивное сопротивление цепи:
; (1.43)
полное сопротивление цепи:
; (1.44)
активную мощность катушки индуктивности:
; (1.45)
индуктивную мощность катушки индуктивности QL – по формуле (1.11);
емкостную мощность конденсатора QC – по формуле (1.26);
реактивную мощность:
; (1.46)
полную мощность цепи:
; (1.47)
коэффициент активной мощности цепи cosφ – по формуле (1.36), проверив все три соотношения.
Результаты вычислений записать в табл. 1.6.
Таблица 1.6
Параметры электрической цепи с резистором, конденсатором
и реальной катушкой индуктивности
Элемент Параметр Единица измерения Результат расчета
Резистор R Ом
PR Вт
Конденсатор XС Ом
QC В•Ар
Катушка индуктивности Rк Ом
Zк Ом
XL Ом
Uка В
UL В
Pк Вт
Окончание табл. 1.6
Элемент Параметр Единица измерения Результат расчета
Катушка индуктивности QL В•Ар
Sк В•А
cosφк –
Исследуемая цепь R∑ Ом
X Ом
Z Ом
Q В•Ар
S В•А
cosφ –
2. Составить в алгебраической и показательной формах уравнения комплексов величин Z, и S, используя уравнения (1.30) - (1.32).
3. Построить на комплексной плоскости диаграмму сопротивлений, то¬пографическую векторную диаграмму напряжений и диаграмму мощ¬ностей для цепи R-С-L. (см. рис. 1.6-1.9).
4. Сделать краткие выводы по результатам исследований. В выводах дать оценку характеру нагрузки, показать ее влияние на режим электропо¬требления и сдвиг по фазе между током и напряжением исследуемой цепи.
5. Нарисовать схему эксперимента для отчета по практической работе (рис.1.12).
Рис. 1.12. Схема для исследования цепи с резистором, катушкой индуктивности и конденсатором
|