Рабочее задание

Описание лабораторной установки.

Работа выполняется на лабораторном стенде СОЭ-2, передняя панель которого представлена на рис. 1.1.

Включение стенда производится пакетным выключателем В (рис. 1.1, блок II).

Для измерения тока и напряжений служит блок измерительных приборов электромагнитной системы, расположенных на передней панели стенда (рис. 1.1, блок III).

В качестве переменной емкости используется батарея конденсаторов, расположенных на передней панели стенда (рис. 1.1, блок I)

В работе используется переменная индуктивность, размещаемая на столе стенда.

В качестве регулятора напряжения используется автотрансформатор (рис. 1.1, блок IV)

В работе используется ваттметр типа Д5004/3, установленный на рабочем столе стенда.

Задание на подготовительную работу

1. Повторить раздел курса, посвященный однофазным цепям синусоидального тока с последовательным соединением элементов (I) и подробно ознакомиться с описание данной работы.

2. Записать формулы для расчета величин, предусмотренных рабочим заданием.

3. Нарисовать электрические схемы проводимых экспериментов.

4. Заготовить бланк отчета и необходимые таблицы по каждому пункту рабочего задания.

Рабочее задание

1.Последовательное соединение резистора и конденсатора

1.1.Собрать цепь в соответствии со схемой (рис.2.1.)

Рис. 2.1

1.2. На входе схемы установить напряжение около 100-150 В. Изменением количества включенных конденсаторов установить в цепи ток 1-1, 5 А. Записать показания всех приборов

1.3. По показаниям трех вольтметров, считая активное сопротивление R известным и равным 50 Ом, определить емкостное сопротивление Xc, емкость с, полное сопротивление цепи Z и ток в цепи I.

Вычисленные значения Rc, С и I сравнить с их действительными значениями. Построить топографическую диаграмму напряжений.

2. Последовательное соединение резистора и катушки индуктивности.

2.1. Собрать цепь в соответствии с рис. 2.2.

Рис. 2.2

2.2. Записать показания всех приборов при напряжении питания, значение которого назначается преподавателем.

2.3. Используя результаты измерений, определить параметры приемника методом вольтметра, амперметра и ваттметра. При расчете дополнительно использовать значение напряжения Ua на активном сопротивлении. По результатам измерений построить диаграмму напряжений.

3. Исследование режимов в последовательной цепи с элементами

3.1. Собрать цепь в соответствии с рис. 2.3.

Рис. 2.3

3.2. На входе схемы установить напряжение около 100 В. Изменяя плавно индуктивность катушки и ступенчато емкость батареи конденсаторов, установить по показаниям приборов индуктивный режим цепи (X L > Xc), записать показания всех приборов. Построить векторную диаграмму напряжений, предварительно подсчитав угол ϕ между током I и напряжением U.

3.3. Ступенчатым изменением емкости и плавным изменением индуктивности по показаниям приборов установить емкостный режим цепи (Xc > XL). Записать показания всех приборов. Построить векторную диаграмму.

3.4. Установить режим резонанса напряжения (Xc = XL). Записать показания приборов. Построить векторную диаграмму.

3.5. Для всех рассмотренных режимов в цепи на общем графике построить кривые мгновенных значений напряжения питания и токов в функции времени (на протяжении 1-2 периодов), начальную фазу напряжения питания считать при этом равной нулю (К=0).

Контрольные вопросы

1) Каковы соотношения между действующими и амплитудными значениями электрических величин в цепи синусоидального тока.

2) Чему равен угол сдвига фаз между током и напряжением в электрической цепи синусоидального тока с идеальным резистивным элементов: с идеальной катушкой индуктивности; с идеальным конденсатором?

3) Построить векторную диаграмму напряжений для цепи с последовательным соединением резистора и идеальной индуктивной катушки; с последовательным соединением резистора и идеального конденсатора.

4) Как по показаниям трех приборов: амперметра, вольтметра и ваттметра – определить коэффициент мощности cos ϕ цепи?

5) В каком режиме цепи о последовательным соединением напряжения на катушке индуктивности и конденсаторы могут в несколько раз превзойти напряжение питания и какие при этом должны быть соотношения между параметрами элементов цепи?

Литература

1) Анвельт М. Ю. и др. Электротехника. - М.: Высш. школа, 1976, с.79-85, 88-111