Главная Контакты Случайная статья Автоматизация Антропология Археология Архитектура Биология Ботаника Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Деревообработка Журналистика Зоология Изобретательство Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Косметика Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Материаловедение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыка Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Полиграфия Политология Право Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Электротехника Энергетика
	Таблица 1. Таблица 3. Таблица 6а. Таблица. 6.б. Таблица 7а. Таблица 5. Таблицу 7. бригады.. Таблица 8. Таблица 1. Таблица 3. бригады.. бригады.. бригады.. Таблица 5. Задано. Измерено. Рассчитано ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 5Следующая ⇒ Таблица 1
№ бри.	U	f	R	С
	В	кГц.	№	№

Таблица 7б

	U2a	u2p	R2	XL2	RE	ZE	cos
	В	B	Ом	Ом	Ом	Ом		град

5. Обработка результатов исследований

5.1. По результатам измерений /табл. 2/ для последовательной

R - С - цепи рассчитать модуль полного сопротивления Z , реактивное сопротивление конденсатора К_с/ сопротивление резистора R и коэф­фициент мощности соs  цепи. В масштабе по показаниям приборов построить векторную диаграмму напряжений последовательной R-С-цепи.

5.2. По результатам измерений /табл. 4/ для последовательной R-L- цепи раоочитать указанные в табл. 4 сопротивления и коэффициенты мощ­ности цепи. В масштабе по показаниям приборов построить векторную диа­грамму напряжений последовательной R-L- цепи, считая катушку иде­альной.

5.3. По результатам измерений для последовательной R-L-C-цепи рассчитать указанные в табл. 6.б значения сопротивлений, а также коэф­фициент мощности всей цепи.

5.4. Пользуясь показаниями приборов /табл. 6а/, в масштабе по­строить векторно-топографическую диаграмму последовательной R-L-C-цепи, считая катушки идеальными и приняв потенциал точки 6 равным нулю.

5.5. Используя данные табл. 6а и 6б, подсчитать баланс активной и реактивной мощностей последовательной R-Л-С^- цепи.

5.6. По результатам измерений /табл. 7а/ построить в масштабе векторную диаграмму последовательной цепи - рис. 4. Разложить напряже­ние U2 на активную U2g, и реактивную U2P составляющие, их значения записать в табл. 7.б.

5.6. Рассчитать указанные в табл. 7.б. значения сопротивлений, соs  цэпи и угол  . Результаты записать в табл. 7.б.

б. Контрольные вопросы

6.1. Для последовательной R-С- цепи составить уравнения по вто­рому закону Кирхгофа в дифференциальной и комплексной формах. Что та­кое комплексное сопротивление R - С - цепи?

6.2. Считая катушку чисто реактивной, составьте уравнение по вто­рому закону Кирхгофа для последовательной R – L- цепи в дифференци­альной и комплексной формах. Что такое комплексное сопротивление R-L- цепи?

6.3.  Объясните порядок построения векторных диаграмм напряжений
R-C- P -L- цепей по показаниям приборов.

        6.4. Объясните порядок построения векторно-топографичсекой диа-граммы неразветвленной R - L - С-цепи по показаниям приборов.

  6.5. Пользуясь векторно-топографической диаграммой R- L-С- це-пи, определить действующие значения напряжений U14, U24 и их на-чальные фазы, считая начальную фазу тока ^. = 0 , Написать законы изменения их мгновенных значений.

  6.6. Как с помощью векторной диаграммы напряжений рассчитать па-раметры последовательной схемы замещения пассивного двухполюсника?

  6.7. Объясните порядок построения векторной диаграммы напряжений последовательной цепи /рис. 4/ по показаниям приборов.

  [I, с. I06-I27, I33-I42].

РАБОТА №5

               ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВИТВЛЕННОЙ ЦЕПИ     

             0ДНОФАЗНОГ0 СИНУСОИДОЛЬНОГО ТОКА

                                           1. Цель работы

Закрепить навыки работы о измерительными приборами при синусои-дальном напряжении;

изучить основные закономерности, присущие разветвленным цепям однофазного синусоидального тока;

экспериментально исследовать разветвленные цепи однофазного сину-соидального тока;

овладеть приемами построения векторных и топографических диаграмм разветвленных цепей однофазного синусоидального тока;

сравнить экспериментальные данные и результаты расчета развет-вленных цепей однофазного синусоидального тока.

                                    2. Краткие пояснения к работе

В данной работе в качестве источника питания используется гене-ратор синусоидального напряжения. Частота изменения напряжения и его действующее значение определяются в соответствии с номером бригады. В качестве элементов цепи используются наборные резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы. Для измерения напряжений и токов приме-няются приборы Щ-4300 в режиме миллиамперметра и вольтметра при сину-соидальном напряжениииспользуются наборные резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы. Для измерения напряжений и токов приме-няются приборы Щ-4300 в режиме миллиамперметра и вольтметра при синусоидальном напряжении.

3. Подготовка к работе

3.1. Изучить разделы курса ТОЭ, относяциеся к разветвленным це­пям однофазного синусоидального тока.

3.2. Для параллельной R - С - цепи /рис. I/, считая заданными U, f, R  и C, рассчитать Хс, активную, реактивную, модуль полной проводимости, токи и cos . Номера наборных резистора и конденса­тора, U и f выбираются по табл. 1 в соответствии с номером бригады. Результаты расчета записать в соответствующие графы табл. 2.

3.3. Для цепи, состоящей из параллельно соединенных резистора R и катушки индуктивности (RK, IК)_, считая заданными U, f, R_K,

L K , R рассчитать проводимости, токи и фазовый сдвиг  общего тока относительно напряжения. Исходные данные для расчета берут из табл. 3 в зависимости от номера бригады. Результаты расчета записать в соответствующие графы табл. 4.

3.4. Для цепи, состоящей из параллельно соединенных катушки (R_{K ,}L_K) и R - С- ветви, рассчитать проводимости и токи. Исходные данные для расчета взять по табл. 5 в соответствии с номером бригады. Результаты расчета внести в соответствующие графы табл. 6.

Для всех трех цепей построить треугольники токов и проводимостей.

4. Рабочее задание

4.1. Собрать параллельную R-С- цепь /рис. 1/, предусмотрев возможность изменения напряжения и всех токов. Наборные элементы взять по табл. 1.        

4.2. Установить заданные значения частоты f и напряжения и источника питания /по табл. 1/, измерить напряжение и токи , указанные на схеме,- U, I , I₁ , I_{2 ;} ^{эаписать в} соответствующие графы табл. 2.

4.3. Собрать схему рис. 2 и измерить электрические величины, указанные в табл. 4 - графы "измерено". Номера наборных элементов -по табл. 3.

4.4. Собрать схему рис. 3 и измерить электрические величины, ука­занные в табл. б - графы "измерено". Номера наборных элементов по табл. 5.

4.5. Собрать охему рис. 4 U_,  f и номера наборных элемен­тов - по табл. 7. Измерить токи и указанные в табл. 8 напряжения, кроме U 34.      

4.6. Поменять местами R2 и С2 и измерить напряжение между
точками 3 и 4 (U34 ) и записать его величину в табл. 8.

Таблица 2

Задано

Рассчитано

U

f

С

R

Хс

I

I1

I2

g1

Вс2

y

cos

у

В

кГц

мкФ

Ом

Ом

мА

мА

мА

См

См

См

град

Измерено

Эассмитано

U

I

I1

I2

R

R

Хс

g1

Вс2

y

cos

у

В

мА

мА

мА

0м

0м

Ом

См

См.

Си

грай

5. Обработка результатов исследований

5. 1. По результатам измерений для параллельной R - С -. цепи /табл. 2/ рассчитать сопротивления и проводимости ветвей и всей цепи и cos   цепи. Результаты расчета записать в граф! "рассчитано" табл. 2. Построить также в масштабе векторную диаграмму цепи.

5.2. Для цепи, состоящей из параллельного соединения катушки и
резистора /рис. 2/, по результатам измерений /табл. 4/ рассчитать
проводимости ветвей, проводимости цепи, активную и реактивную состав­
ляющие общего тока и его фазовый сдвиг относительно напряжения.
Построить в масштабе векторную диаграмму цепи.

5.3. Для цепи, состоящей из параллельного соединения катушки и
R-C- ветви /рис. 3/, по результатам измерений /табл. б/ рассчитать проводимости цепи и ветвей и фазовый сдвиг общего тока по отношению к напряжению. Построить в масштабе векторную диаграмму цепи. При построении векторных диаграмм по п. 5.2 и п. 5.3 катушку считать идеальной.

5.4. Для разветвленной цепи /рис. 4/ по результатам измерений /табл. 8/ построить векторно-топографическую диаграмму цепи. С помо­щью топографической диаграммы определить действующее значение на­пряжения U.

5.5. Построить векторно-топографическую диаграмму разветвленной цепи /рис-4/, в которой вместо R2 включен конденсатор С_, а вместо С2 - R2. По диаграмме определить напряжение между точками . 3-4-U.

6. Контрольные вопросы

6.1. Для параллельной R-С - цепи /рис. I/ написать выражение по первому закону Кирхгофа в комплексной форме. Выразить токи в каждой из ветвей по закону Ома в комплексной форме. Как вы понимаете комп­лексную проводимость цепи, активную и реактивную проводимости?

6.2. Для цепи /рис. 2/ написать выражение по первому закону Кирх­гофа в комплексной форме. Ток в каждой ветви выразить по закону Ома

в комплексной форме. Что собой представляют комплексная, активная и реактивная проводимости катушки, а .также вcей цепи?

6.3. Получить выражение для комплексной, активной и реактивной
проводимостей каждой ветви и всей цепи, схема которой изображена на
рис. 3.

6.4.Объясните построение векторной диаграммы токов по показа­ниям приборов для любой /по заданию преподавателя/ из исследованных цепей. Как строится треугольник токов и проводимостей цепи.

6.5. Объясните построение векторно-топографической диаграммы сложной электрической цепи /рис. 4/ по показаниям приборов. С помо­щью топографической диаграммы объясните различие действующих значений

U34 и U'₃₄.  

    б.6. Каково различие между векторной диаграммой напряжений и топографической диаграммой электрической цепи?

[I, с. 127, I5I-I59].

работа № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ ЯВЛЕНИЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

I. Цель работы

Изучить резонансные явления в электрических цепях при последова­тельном и параллельном соединении катушки и конденсатора;

изучить частотные характеристики контуров;

освоить различные способы настройки в резонанc последовательных и параллельных контуров;

cравнить результаты экспериментальных исследований и расчетов последовательных и параллельных контуров.

2. Краткие пояснения к работе

В качестве источника питания в работе используется генератор cи- нусовдального напряжения. Частота изменения напряжения генератора мо­жет изменяться в пределах от 1 до 8 кГц либо в зависимости от задания оставаться постоянной. Действующее значение напряжения генератора в каждом опыте определяется в соответствии с номером бригады. В качест­ве элементов цепей используются как наборные элементы, так и магазины емкостей и индуктивностей.

Измерительные приборы: авометры Щ-4300.

Работа состоит из двух частей, каждая из которых рассчитана на 2 часа. В первой части исследуется последовательный контур, во второй - параллельный

3.Подготовка к работе

3.1.Изучить разделы курса ТОЭ, относящиеся к резонансным явле­ниям в неразветвленных и разветвленных электрических цепях.

3.2.Для последовательной R -L-С - цепи /рис. 1/ привести вы­ражения для определения резонансной угловой частоты характери­стического сопротивления и добротности контура при резонансе Q, а также действующих значений тока и напряжений на элементах цепи. Рассчитать эти величины при частотах, указанных в табл. 2а. Расчет выполнить для двух случаев: при наличии резиcтора R ( R = 0) и его отсутствии (R =0) . Данные для расчета взять из табл. I в соот­ветствии с номером бригады. В табл. 1 указано два значения напряжения на входе цепи: 12 В - при наличии резистора R и 4...6 В - при его отсутствии. По результатам расчетов на двух графиках построить /ка­чественно/ частотные характеристики I, UK, Uс(w) последователь­ного контура при низкой (R = 0) и высокой (R =0) доброт­ности.

3.3. Для цепи рис. 2 при неизменных значениях U,f, R, R_K, L_K написать и на одном графике построить зависимости I, U_{R ,}U_K,U_с от Xc. Исходные данные для расчета взять из табл. 3. Результаты расчетов свести в табл. 4а.

3.4. Ддя параллельного L- С - контура /рис 3/, считая катушку идеальной, написать и построить частотные характеристики I1_;I2,I(w) при U = 16 В и изменении частоты от 0 до   /8 точек c интер­валом 1 кГц/. Номер катушки и емкость конденсатора взять по табл. 1. Результаты расчетов свести в табл. 5. Зависимости I1_;I2,I(w) построить на одном графике.

3.5.   Начертить схему цепи, cоcтоящей из параллельного соединения
P-L ветви и конденсатора, для чего в первую ветвь цепи рис. 3

последовательно с Z_K включить резистор. При неизменных значениях U и f рассчитать величины Х_с и С, соответствующие резонансу токов. Иоходные данные взять из табл. 7. Для 8...I0 значений С, включая С рез, вычислить величины, указанные в правой части табл. 8а.

3.6. По результатам расчетов /табл. 8а/ построить в масштабе го­-
дограф векторов тока I₂ и I при изменении, С . На одном гра­
фике построить также зависимости I(C) и cos (С).

4. Рабочее задание

4.1. Собрать схему последовательной R- L -С ~ цепи. Элементы цепи в соответствии о номером бригады взять по табл. 1. Установив за­данное действующее значение напряжения генератора U и изменяя частоту f от 1 до 8 кГц, измерить и записать указанные в левой час­ти табл. 2б электрические величины при R = 0 В ходе опыта следить за изменением напряжения U на входе цепи и при необходимости ре­гулировать его так, чтобы во всех опытах U было одинаково.

4.2. В схеме цепи /рис.1/ резистор R заменить закороткой и, установив уменьшенное /см. табл. 1, по знаменателю/ действующее зна­чение напряжения при R = 0, произвести аналогичные измерения, ре­зультаты измерений записать в соответствующие графы табл. 2б.

4.3. Восстановить схему /рис. 1/, включив в качестве резистора наборный элемент 01, и установив напряжение генератора и частоту его изменения в соответствии с табл. 3, исследовать изменение тока и на­пряжений на элементах цепи при изменении емкости конденсатора С в пределах от 0 до 0,9 мкФ с интервалом 0,1 мкФ. Результаты измерений этих величин внести в соответствующие графы левой части табл. 46.

4.4. Собрать схему параллельного L - С - контура /рис. 3/. Выбрав катушку и емкость конденсатора в соответствии с табл. 1 и ус­тановив заданное действующее значение напряжения генератора Uснять частотные характеристики параллельного L - С - контура, изменяя час­тоту f от 1 до 8 кГц. Измеренные значения общего тока и токов в ветвях записать в соответствующие графы левой части табл. 6.

4.5. Собрать схему, состоящую из параллельного соединения R-L- ветви и конденсатора /см. п. 3.5/, выбрав катушку и резистор по табл. 7, а в качестве С включив магазин емкостей С4. Исследо­вать изменение токов в ветвях цепи I1, I, и общего тока I при изменении С от 0 до 0,9 мкФ с интервалом 0,1 мкФ. Измеренные значения токов записать в соответствующих графах левой части табл. 8б.

5. Обработка результатов исследований

5.1. Для последовательной R- L - С цепи (R=0) по результатам измерений рассчитать параметры элементов цепи и ее cos ..Результаты расчетов записать в соответствующие графы правой части табл. 2б.

5.2. Аналогичные расчеты выполнить для этой же цепи при отсутст­вии резиcтора (R = 0) результаты записать в соответствующие графа

табл. 2.б.     

                                     Рис.3

5.3. По результатам измерений /табл. 26/ на двух графиках в мас­штабе построить частотные характеристики последовательного контура: I, Uk, Uc (w) при низкой (R= 0) и при высокой (R=0) доб­ротности контура. На графиках отметить точки, соответствующие режиму резонанса напряжений. Для обоих случаев (R= 0 и R=0)  по ре­зультатам измерений в масштабе построить векторные диаграммы напряже­ний при резонансе.

5.4. Для цепи /рис. 2/, в которой изменяется емкость конденса­тора, по результатам измерений /табл. 4б/ рассчитать электрические величины, указанные в правой части табл. 46. По данным табл. 4б построить зависимость I, UR , Uk , Uc (Хс) на одном графике. Сравнить экспериментальные кривые с построенными в

п. 3.3.

5.5. По результатам измерений /табл. 6/ рассчитать электрические величины, указанные в правой части табл.6, и построить частотные характеристики: I1, I2, I3, (w) параллельного L-C - контура. Экспериментальные частотные характеристики сравнить с построенными в п.3.4. На характеристиках обозначить точки, соответствующие резонансу токов.

5.6.  Для цепи, состоящей из параллельно соединенных Р - L - и С-ветвей по данным табл. 8б рассчитать электрические величины, ука­занные в правой части табл. 8б. По результатам измерений построить экспериментальный годограф векторов токов I 2 и I , сравнить с построенным в п. 3.6. Выделить положение векторов токов, соответст­вующее резонансу.

6. Контрольные вопросы

6.1. Как добротность последовательного контура влияет на вид его частотных характеристик? Проиллюстрировать результатами измерений !

и расчетов.- Какие свойства контура определяются его добротностью?

6.2. Какие способы настройки контуров в резонанс Вы знаете? Какие из них используются в данной работе? Сформулируйте условие резонанса напряжений в общем случае.

6.3. Объясните приемы построения векторных диаграмм напряжений последовательного контура по показаниям приборов.

6.4. Объясните построение частотных характеристик параллельного контура при известных параметрах контура (L , С) и напряжении на входе U.  

6.5. Объясните прием построения экспериментального годографа I2 и I  для цепи, состоящей из двух, параллельных R, L и С ветвей, при изменении С по данным табл. 8.б.

6.6. Сформулируйте условие резонанса токов. Проверьте соблюдение

этого условия по данным табл. 6 и 8б.

       6.7. По заданию преподавателя постройте векторную диаграмму токов для одного из режимов цепи, состоящей из параллельного соединения R-L и С- ветвей.

6.8. По показаниям, каких приборов можно судить о настройке в резонанс последовательного, параллельного контуров?

                                                                  РАБОТА № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦПЕЙ С ВЗАИМНОЙ ИНДУКТИВНОСТЬЮ

I. Цель работы

Изучить основные закономерности, присущие электрическим цепям при наличии магнитной связи между ее элементами;

овладеть приемами экспериментального определения взаимной индуктивности и коэффициента связи двух катушек, а также построить векторные диаграммы простых цепей со взаимной индуктивностью;

экспериментально исследовать "воздушный" трансформатор.

2. Краткие пояснения к работе

В качестве источника энергии в данной работе используется одна из фаз трехфазного блока промышленной частоты. Во всех опытах напряжение источника питания устанавливается равным 20 В

В качестве элементов с магнитной связью используются катушки L1,L2 , выводы которых находятся на панели блока индуктивностей на правой стороне стенда. Одноименные зажимы катушек помечены звездочками

Действующие значения напряжений и токов измеряются приборами Щ-4300. Эти же приборы используются для измерения омического сопротивления обмоток.

3. Подготовка к работе

   3.1. Изучить разделы курса ТОЭ, относящиеся к цепям с взаимной индуктивностью.

3.2. Привести выражения для определения параметров катушки Zк,XL и L по измеренным действующим значениям напряжения U, тока I и активного сопротивления R , а также - величин X м , М и коэффициента связи Ксв двух катушек по измеренным значениям U2  и I2/рис. 1/.

   3.3. Привести выражение для расчета Х_м и М двух катушек по измеренным значениям напряжения U , тока I  и суммарного активного сопротивления при их последовательном согласном и встречном соединении /рис. 2, а, б/.

3.4. Для одной из схем /рис. 3а или 3б/ в зависимости от номера бригады построить /качественно/ векторно-топографическую диаграмму. На диаграмме показать векторы напряжений на каждой из обмоток.

3.5. Написать уравнения по законам Кирхгофа для цепей c парал­лельным соединением магнитосвязанных элементов /рис. 4/.

3.6. Написать уравнения и построить /качественно/ векторную диаграмму "воздушного" трансформатора /рис. 5/.

4. Рабочее задание

4.1. Непосредственным измерением получить величины омического сопротивления R  каждой из катушек, затем каждую из катушек под­ключить к выводам фазы трехфазного блока, предусмотрев возможность измерения напряжения V и тока I. Установив заданное препода­вателем значение напряжения U , измерить ток в каждой катушке. Из­меренные значения R _, U , I  записать в табл. I.                                                                    

4.2. Собрать схему /рис. 1/для определения Х_м двух катушек. Установив заданное преподавателем напряжение источника U , измерить U2 и I1, записать U1, I1, U2 в табл. 1а.

4.3. Собрать схему с последовательным согласным соединением двух       
катушек /рис. 2а/ и измерить суммарное омическое сопротивление, после чего подключить цепь к источнику питания и, установив напряжение ис­точника питания U = 20 В, измерить действующие значения напряжения и тока. Результаты измерений записать в табл. 2. При том же напряже­нии источника питания произвести измерения R , U , I при последо­вательном встречном соединении катушек /рис. 2б/. Результаты измере­ний записать в табл. 2.