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

ДОНБАССКИЙ ГОРНО - МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ 3 страница

1.3 Задача 1. В цепи на рис. 5.1а показания приборов:

U = 95,4 B; U₁ = 50 B; U₂ = 60 B; I = 2 A. 

Вычислить R₁, R₂, X_L,φ₂  записать комплексы  и  в алгебраической и показательной формах.

Задача 2. В цепи на рис. 5.2а: U =200 B; I=7,81 A; I₁=4 A; I₂=5 A. Определить R₁, R₂, X_L,φ₂  и записать  и  в обеих формах.

1.4 Заготовить бланк отчета с решениями задач из п.1.3 и монтажными схемами и таблицами, приведенными в разделе 2 "Порядок выполнения работ".

2 Порядок выполнения работы:

2.1 Определение комплексных сопротивлений элементов цепи.

2.1.1 Собрать цепь по схеме на рис. 5.3. В качестве R ис­пользовать резистор по указанию руководителя. В качестве  индуктивную катушку

Рисунок 5.3

2.1.2 Включить блок питания и установить напряжение, обеспечивающее удобные для отсчета значения токов I, I₁, и I₂ . Данные занести в 1-ю строку таблицы 5.1. Значения U и I₁ занести также в строку "резистор" таблицы 5.1.

Таблица 5.1 - Комплексные сопротивления участков цепи:

2.1.3 Заменить катушку конденсатором и занести значения U и I₂ в соответствующую строку табл. 5.1.

2.2 Исследование распределения токов и напряжений в цепях со смешанным соединением участков.

2.2.1 Собрать цепь по схеме на рис. 5.4 (цепь №1):

Рисунок 5.4

2.2.2 Амперметр подключать к ШР1, включить блок питания и отрегулировать напряжение, обеспечивающее удобные для отсчета значения токов во всех элементах цепи. Измерить токи и напряжения и записать их в строку "измерено" таблицы 5.2 для схемы №1.

2.2.3 В цепи рис. 5.4 поменять местами резистор и катушку, т.е. собрать цепь №2. Повторить действия, указанные в п.2.2.2 и записать результаты в соответствующую строку табл. 5.2.

2.2.4 Поменять местами  конденсатор и катушку (цепь №3), выполнить действия по п.2.2.2 и записать результаты в табл. 5.2.

Таблица 5.2 - Распределение токов и напряжений в участках цепей

3 Обработка результатов измерений:

3.1 По результатам измерений в п.п.2.12 и 2.13 (табл. 5.1) вычислить параметры индуктивной катушки, резистора и конденсатора. Методику расчета см. п.1.2.2. Результаты записать в графы "вычислено" табл. 5.1. Z - записать в показательной форме.

3.2 Задаться такими же напряжением U в цепи №1 таблицы 5.2, как и при проведении опыта. Комплексные сопротивления участ­ков взять из табл. 5.2. Рассчитать напряжения и токи во всех эле­ментах цепи №1 символическим методом. Результаты занести в строку "вычислено" табл. 5.2. Расчет привести в отчете.

3.3 Для цепи №2 задаться значением тока, катушки I_кат рав­ны измеренному во второй строке табл. 5.2, и рассчитать симво­лическим методом токи и напряжения на всех участках эл.цепи, включая входное напряжение U. Расчет привести в отчете. Модули рассчитанных величин внести в табл. 5.2.

3.4 Для эл. цепи №3 задаться значением тока резистора I_рез, равным измеренному из третьей строки табл. 5.2, и рассчитать символическим методом токи и напряжения на всех участках эл.цепи, включая входное напряжение U. Расчет привести в отчете. Модули рассчитанных величин внести в табл. 5.2.

3.5 Вычислить S, P, Q и общий  для всех вариантов цепи. Расчет и его результаты должны быть в отчете.

3.6 Построить в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов для каждой цепи.

4 Контрольные вопросы и задачи:

4.1 Как производится преобразование комплексных чисел из ал­гебраической формы в показательную и показательной - в алгебраи­ческую? Показать на примерах.

4.2 Законы Ома в символической форме. Вычисление комплексов Z и Y по комплексам I и U. Показать на примерах.

4.3 Законы Кирхгофа в символической форме. Привести примеры.

4.4 Выразить в комплексной форме соотношения между токами резистора, катушки и конденсатора в каждой из исследуемых эл. цепей.

4.5 Выразить в комплексной форме соотношения между напряже­ниями резистора, катушки и конденсатора в каждой из исследуемых эл.цепей.

4.6 Вычислить символическим методом активную, реактивную и полную мощность резистора, катушки и конденсатора для каждой из исследуемых эл. цепей.

4.7 Проверить баланс мощностей для эл. цепи № 1, 2, 3.

 4.8 В цепи на рис. 5.5 R₁ = R₂ = R₃ = 8 Ом, X_C1 = X_L1 = 12 Ом.

Вычислить комплексы эквивалентных сопротивления и проводимости. Записать значения R_э, X_э, g_э, b_э.

Рисунок 5.5

4.9 В цепи п.4.8 U=100В. Вычислить комплекс I₁, также Р, Q , S.

4.10 В цепи п. 4.8 U₂₃=100 B. Вычислить I₁ и U.

4.11 В цепи п.4.8 U₁=100 B. Вычислить U.

4.12 В цепи п.4.8 I₂=5 А. Вычислить I₁ и U.

4.13 Для цепи на рис. 5.5 построить векторную диаграмму то­ков и напряжений, не вычисляя их предварительно.

4.14 С помощью векторных диаграмм для цепей №1 и №2 проана­лизировать, как применится их  при отключении конденсатора.

Лабораторная работа 6

РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ

Цель работы - опытное изучение резонансных явлений в цепях переменного тока при последовательном соединении индуктивности и емкости.

1 Домашняя подготовка к работе:

1.1 Изучить материал по учебнику 1, §§ 5.25, 5.28, 5.29, а также соответствующие темы по конспекту лекций и подготовиться к ответу на вопросы 4.1-4.7 раздела "Контрольные вопросы и задачи".

1.2 Заготовить бланк отчета со схемой и таблицами.

2 Пояснения к работе:

2.1 На лабораторном стенде имеется возможность исследовать резонанс напряжений:

а) при регулировании индуктивности и постоянной емкости;

б) при регулировании емкости и постоянной индуктивности.

2.2 Для регулирования индуктивности L необходимо менять положение подвижного сердечника. Из соотношения

,

где  - потокощепление, Ф - магнитный поток, i - ток, W - число витков, следует, что при полностью выдвинутом сер­дечнике L будет наименьшей, а при полностью задвинутом – наибольшей. Действительно, при выдвинутой сердечнике сопротивле­ние потоку наибольшее, а Ф (при данном i) и L будут наименьшим.

2.3 Магазин емкостей выполнен из набора конденсаторов различ­ной емкости, которые с помощью переключателя подключается к выходным зажимам батареи в сочетаниях, обеспечивающих ступенчатое ре­гулирование емкости.

3 Порядок выполнения работы:

3.1 Собрать цепь для определения параметров катушки методом амперметра, вольтметра и ваттметра, подключив ее к источнику ре­гулируемого напряжения (ИРН) 0—250 В.

3.2 Измерить напряжение и мощность при максимальном и мини­мальном значениях индуктивности, устанавливая ток в пределах от 0,1 до 0,5 А при
 U = 150 В.

3.3 Вычислить максимальное и минимальное значения индуктив­ного сопротивления по формулам:

3.4 Найти среднее значение индуктивного сопротивления

3.5 Вычислить емкость, которую нужно установить, чтобы при найденном значении   в цепи имел место резонанс напряже­ний

(мкФ)

3.6 Собрать цепь по схеме на рис. 6.1. Установить значение С, найденное в
п. 3.5.

3.7 Изменяя индуктивность от наименьшего до наибольшего значений и поддерживая входное напряжение неизменным U=80 B, изме­нить ток, мощность и напряжение на зажимах катушки и конденса­торной батареи. Результаты измерений занести в таблицу 6.1. При этом установить 2-3 значения L до резо­нанса, резонансное значение (максимум тока) и 2-3 после резонанса.

Рисунок 6.1

Таблица 6.1 - Резонанс при регулировании индуктивности

3.8 Включить емкость 6 мкФ и установить сердечник катушки в положение, при котором в цепи будет резонанс (максимум тока).

3.9 Не меняя положения сердечника, установить поочередно значения емкости: 2, 4, 5, 6, 8, 12, 16 мкФ. При каждом значении емкости снять показания приборов и записать их в таблицу 6.2.

Таблица 6.2 - Резонанс при регулировании емкости

4 Обработка результатов измерений:

4.1 По данным табл. 6.1 вычислить величины, указанные в графах "вычислено" этой таблицы, пользуясь формулами

4.2 Построить в одной системе координат графики зависимости тока I и составляющих напряжения U_а, U_L, и U_c, а также угла сдвига фаз между током и входным напряжением от индук­тивности L.

4.3 Пользуясь теми же формулами (п.4 I), вычислить величины в графах "вычислено" таблицы 6.2.

4.4 Построить в общей системе координат зависимости L, U_L, U_c, от емкости C.

4.5 По данным таблиц 6.1 и 6.2 построить по три векторные диаграммы для случаев: X_c>X_L;  X_c= X_L;  X_c< X_L.

5 Контрольные вопросы и задачи:

5.1 В каких цепях и при каком условии возникает резонанс напряжений?

5.2 В чем состоит явление резонанса напряжений?

5.3 По каким признакам с помощью электроизмерительных при­боров можно определить наступление резонанса при регулировании частоты, индуктивности, емкости?

5.4 Что такое перенапряжение, при каком условии оно наблю­дается и как выражается его количественная характеристика? Используйте понятие добротности Q.

5.5 На каких величинах, отражается увеличение и уменьшение активного сопротивления цепи, настроенной в резонанс?

5.6 Является ли признаком резонанса напряжений равенство напряжений на зажимах катушки и конденсатора?

5.7 Чем отличается зависимости I(ω) цепи с заданными значениями L и С при двух значениях R?

5.8 Задача. Конденсатор с емкостным сопротивлением Х_С=20 Ом и катушка R=30 Ом, X_L=40 Ом включены последовательно. Какую емкость необходимо добавить в конденсаторную батарею, что­бы в цепи наступил резонанс напряжений? Как ее подключать к имею­щейся - параллельно или последовательно? Частота 50 Гц?

5.9 Задача. Цепь построена в резонанс на частоту сети 50 Гц, U=60 B, Uc=80 B, I = 1 A. Определить параметры катушки R и L, емкость С, напряжение на зажимах катушки U_кат.

5.10 Задача. В последовательной  r, L, C цепи актив­ная мощность Р=400 Вт,
г = 100 Ом, φ = 0.

Определить ток цепи и полную мощность.

5.11 В последовательной  r, L, С, цепи r = 40 Ом, U = 200 В, X_L = 30 Ом. Определить полное сопротивление цепи, если cos j =1.

5.12 Определить индуктивность L, при которой в цепи нас­тупит резонанс напряжений на частоте ω = 500 с^-1. Вычислить напряже­ние и ток во всех элементах цепи, если U=50 B, R₁=20 Ом, R₂=200 Ом, С=10 мкФ.

Лабораторная работа 7

РЕЗОНАНС ТОКОВ

Цель работы - опытное изучение резонансных явлений в цепях при параллельном соединении индуктивности и емкости.

1 Домашняя подготовка к работе:

1.1 Изучить тему "Резонанс токов" по учебнику  1, пп. 5.25- 5.27, а также по конспекту лекций и подготовиться к ответу на вопросы 4.1-4.10.

1.2 Заготовить бланк отчета со схемой и таблицами.

2 Пояснения к работе:

2.1 Для исследования резонанса токов на лабораторном стенде используются те же индуктивная катушка и конденсаторная батарея, что в работе №6.

2.2 Резонансные кривые снимаются:

1) при постоянной емкости и регулировании индуктивности;

2) при постоянной индуктивности и регулировании емкости.

3 Выполнение работы:

3.1 Собрать цепь для определения активной, реактивной и пол­ной проводимости катушки методом амперметра, вольтметра и ваттмет­ра, подключив к ИРН - источнику регулируемого напряжения 0 - 250 В.

3.2 Измерить мощность при наибольшем и наименьшем значениях индуктивности, установив с помощью регулятора напряжение U=150 B

3.3 Вычислить параметры параллельной схемы замещения катушки (полную проводимость и ее составляющие) по формулам:

Результаты вычислений записать в табл. 7.1.

3.4. Подсчитать среднее значение индуктивной проводимости и, приняв во внимание условие резонанса токов, вычислить резонансное значение емкости С.

Таблица 7.1

3.5 Собрать цепь по схеме на рис. 7.1, установив найденное в предыдущем пункте значение емкости.

3.6 Меняя индуктивность и поддерживая напряжение неизменным, снять и записать в табл. 7.2 показания ваттметра и всех ампермет­ра. При этом установить 2-3 значения L до резонанса, резо­нансное значение L и 2-3 - после резонанса.

3.7 Включить С = 6 мкФ и установить сердечник катушки в положение, соответствующее резонансу (минимум общего тока).

3.8 Не меняя положение сердечника, установить поочередно значения емкости: 2, 4, 5, 6, 8, 12, 16 мкФ. При каждом значений емкости снять показания приборов и записать их в таблицу 7.3

Рисунок 7.1

Таблица 7.2 - Резонанс при регулировании индуктивности

Таблица 7.3 - Резонанс при регулировании емкости

4 Обработка результатов измерений:

4.1 Вычислить величины, указанные в графах "вычислено" табл. 7.2, используя формулы п. 3.3, где в качестве I должен быть I₁, L, I_a, I_L вычисляются по формулам:

4.2 В общей системе координат построить графики зависимости I, I_a, I_L, I_c,
(I_c = I₂) от индуктивности L.