Исследование цепи однофазного синусоидального тока при последовательном соединении резистора, индуктивности и батареи конденсаторов

Кафедра электротехники и электропривода

Лабораторные работы по электротехнике

№№ работ 1, 3

Студент ___ курса

института ________

направление подготовки _______________

профиль подготовки ___________________

группа _______________________________

____________________________________

(фамилия, имя, отчество студента)

______________________

(подпись студента)

Преподаватель Забора И.Г.

Заполняется преподавателем:

Работа 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ С КАТУШКОЙ ИНДУКТИВНОСТИ И КОНДЕНСАТОРАМИ

Цель работы

Исследование цепи однофазного синусоидального тока при последовательном соединении резистора, индуктивности и батареи конденсаторов

Содержание работы

1. Изучение теории однофазных цепей переменного тока с помощью соответствующих разделов учебника [1] и учебного пособия [2].

2. Ознакомление с виртуальным лабораторным модулем для проведения данной работы.

3. Проведение шести опытов при различной емкости батареи конденсаторов с записью в табл.1 результатов измерений для каждого опыта.

4. Определение расчетных величин параметров исследуемой цепи, выбор масштабов для токов и напряжений и установление длин векторов этих величин. Запись установленных значений в табл. 2.

5. По результатам измерений и вычислений построение трех векторных диаграмм для различного характера нагрузки и резонансных кривых (U_L, U_С, I, Z, cos j) = f (C) при U = const и w₁ = 2p f ₁ = const.

6. По полученным результатам определение номера опыта и запись параметров цепи (X_L и X_C), при которых наступает резонанс напряжений в исследуемой цепи. Для этого опыта вычисление добротности Q _Д последовательного колебательного контура и определение соотношения между напряжениями U_{L рез}/ U и U_{С рез}/ U.

7. Сделать выводы о проведенной работе, отметив характерные особенности экспериментально определенных параметров и характеристик исследуемой цепи.

8. Составить и надлежащим образом оформить отчет по данной лабораторной работе.

Методика проведения работы

Принципиальная схема для исследования цепи однофазного синусоидального тока при последовательном катушки индуктивности и батареи конденсаторов приведена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема цепи с последовательно соединенными катушкой индуктивности
и батареей конденсаторов

Примечание. Отдельное регулируемое активное сопротивление R в цепи зашунтировано (см. рис. 1). Это сделано для увеличения добротности последовательного колебательного контура и более заметного вида резонансных кривых.

Аналогичная схема, которая представлена в рабочем окне виртуального лабораторного модуля при проведении данной работы, показана на рис. 2.

Рис. 2. Принципиальная схема в окне виртуального модуля лабораторной работы «Схема цепи
с последовательно соединенными катушкой индуктивности и батареей конденсаторов»

В качестве активного сопротивления цепи с последовательно соединенными R, L, C -элементами используется электрическое сопротивление провода катушки индуктивности (R _К = 5 Ом), как показано на рис. 2 и на рис. 3 для схемы замещения исследуемой цепи.

Рис. 3. Схема замещения цепи с последовательно соединенными R,L,C-элементами

Измерительная часть

В процессе исследования цепи с последовательно соединенными катушкой индуктивности и батареей конденсаторов проводятся 6 опытов.

С помощью выключателей S ₁ ¸ S ₅ подключаются различные конденсаторы (C ₁ ¸ C ₅) батареи конденсаторов (см. рис. 1), ступенями увеличивая общую емкость с 60 мкФ до 160 мкФ. Емкость конденсаторов для каждого опыта занесена в табл. 1. При этом синусоидальное напряжение питания исследуемой цепи при частоте f = 50 Гц остается постоянным (U = 40 В).

Во всех опытах измеряется входное напряжение U, потребляемая активная мощность Р и протекающий по цепи ток I, соответственно, виртуальными цифровыми измерительными приборами: вольтметром V, ваттметром W и амперметром А. Напряжение на батарее конденсаторов U_С измеряется вольтметром V_C, а напряжение на катушке индуктивности U_К с параметрами R_K, L_K – вольтметром V_K.

Полученные результаты измерений для каждого опыта заносятся в измерительную часть табл. 1.

Таблица №1