Расчетные данные

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Фёдоров Максим (2 курс ИВТ группа по электротехнике 4)

Лабораторная работа № 1.2

«Исследование RC и RL цепей»

Цель работы: изучение на практике цепей с активным и реактивным сопротивлениями.

Оборудование: макет, вольтметр переменного напряжения, генератор синусоидальных колебаний.

Результаты домашнего задания.

Исследуем схемы, проведем вычисления по каждой из них.

Схема 1. RL цепь

Индуктивное сопротивление:

X_L = ωL = 2πfL; X_L = 2 * 3,14 * 30000 * 0,0005 = 94,2 (Ом)

Полное сопротивление цепи (импеданс):

Z ² = R ;

Z ² = 200² + 94,2² = 48874 (Ом), Z = 221,1 (Ом)

Значение тока:

I = = = 0,0045 (A)

Элементы в цепи соединены последовательно, через них протекает один и тот же ток. Напряжение на элементах цепи:

U_L= I X_L= 0,0045 * 94,2 = 0,42 (B),

U_R = I R = 0,0045 * 200 = 0,9 (B).

Построим векторную диаграмму (треугольник сопротивлений) для индуктивной катушки. В последовательной цепи общим для всех элементов является протекающий по ним ток, поэтому с него начинаем построение векторной диаграммы.

Значения R и откладываем в масштабе.

Угол сдвига фаз:

φ = arctg

φ = arctg = arctg = arctg 0,471 = 25,22°

Построим векторную диаграмму для напряжений.

U = U_R + U_L

Вектор напряжения на активном сопротивлении U_R совпадает по направлению с вектором тока.

Вектор напряжения на индуктивном сопротивлении U_L опережает вектор тока I на угол (направлен вверх).

Геометрическая сумма векторов U_R и U_L дает вектор U.

Схема 2. RL цепь

Индуктивное сопротивление:

X_L = ωL = 2πfL X_L = 2 * 3,14 * 30000 * 0,0005 = 94,2 (Ом)

Полное сопротивление цепи (импеданс):

Z ² = R ;

Z ² = 510² + 94,2² = 268974 (Ом), Z = 518,6 (Ом)

Значение тока:

I = = = 0,002 (A)

Напряжение на элементах цепи:

U_L= I X_L= 0,002 * 94,2 = 0,188 (B),

U_R = I R = 0,002 * 510 = 1,02 (B).

Построим векторную диаграмму (треугольник сопротивлений для индуктивной катушки). Построение начинают с вектора тока. Значения откладываем в масштабе.

Угол сдвига фаз:

φ = arctg

φ = arctg = arctg = arctg 0,185 = 10,48°

Построим векторную диаграмму для напряжений.

U = U_R + U_L

Вектор напряжения на активном сопротивлении U_R совпадает по направлению с вектором тока.

Вектор напряжения на индуктивном сопротивлении U_L опережает вектор тока I на угол (направлен вверх).

Схема 3. RC цепь

Ёмкостное сопротивление:

X_C = = X_C₌ = = 159.2 (Ом)

Полное сопротивление цепи (импеданс):

Z ² = R ;

Z ² = 200² + 159,2² = 65345 (Ом), Z = 255,6 (Ом)

Значение тока:

I = = = 0,0039 (A)

U_C= I X_C= 0,0039 * 159,2 = 0,62 (B),

U_R = I R = 0,0039 * 200 = 0,78 (B).

Треугольник сопротивлений для активно-ёмкостной цепи:

Угол сдвига фаз:

φ = arctg

φ = arctg = arctg = = arctg (- 0,796) = - 38,5°

Построим векторную диаграмму для напряжений.

U = U_R + U_С

Напряжение на активном сопротивлении R совпадает по фазе с током, поэтому вектор U_R направлен по вектору тока I.

Напряжение на ёмкости U_С отстает от тока на угол (направлен вниз).

Схема 4. RC цепь

Ёмкостное сопротивление:

X_C = = X_C₌ = = 159.2 (Ом)

Полное сопротивление цепи (импеданс):

Z ² = R ;

Z ² = 510² + 159,2² = 285445 (Ом), Z = 534,3 (Ом)

Значение тока:

I = = = 0,0019 (A)

U_C= I X_C= 0,0019 * 159,2 = 0,3 (B),

U_R = I R = 0,0019 * 510 = 0,969 (B).

Треугольник сопротивлений для активно-ёмкостной цепи:

Угол сдвига фаз:

φ = arctg

φ = arctg = arctg = arctg (- 0,312) = - 17,3°

Построим векторную диаграмму для напряжений.

U = U_R + U_С

Напряжение на ёмкости U_С отстает от тока на угол (направлен вниз).

Результаты вычислений заносим в таблицу

	L, мГн	C, мкФ	f, кГц	R, Ом	X_L, Ом	X_C, Ом	Z, Ом	I, мА	U_R, В	U_L, В	U_C, В
RL (R1)	0,5	-			94,2	-	221,1	4,5	0,9	0,42	-
RL (R2)	0,5	-			94,2	-	518,6		1,02	0,188	-
RC (R1)	-	0,1			-	159,2	255,6	3,9	0,78	-	0,62
RC (R2)	-	0,1			-	159,2	534,3	1,9	0,969	-	0,3