Неразветвленная цепь переменного тока

Министерство высшего образования Российской Федерации

Уральский государственный технический университет – УПИ

филиал г. Краснотурьинска

Кафедра электротехники и электротехнологических систем

Лабораторная работа №2

НЕРФЗВЕТВЛЕННАЯ ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Студенты                   Боярских А. О.

Колесников П. С.

Группа                        Э-2132

Преподаватель Федотова Л. А.

г. Краснотурьинск

2002

Цель работы:

Ознакомиться со свойствами неразветвленной цепи, содержащей индуктивную катушку, конденсатор и активное сопротивление, построить векторные диаграммы по результатам измерений.

Объект исследования:

Исследуется неразветвленная цепь, собираемая из катушки, резистора и батареи конденсаторов. Число параллельно включенных конденсаторов изменяется с помощью штекеров при отключенной питающей сети (U=0). Индуктивность катушки меняется с помощью выдвигаемого стального сердечника.

         

1. Определение принципа взаимностей напряжений и тока от значения емкостного сопротивления последовательной цепи.

Таблица 2.1.

Набор емкостей	Измерено					Рассчитано
С, мкФ	I, A	U, B	UR, B	URL,L, B	UC, B	URL, B	UL, B	XC, Ом
0	0,54	50	19,4	42,5	0	8,575	41,6	∞
10	0,2	50	3,6	7	65	13,1	6,86	320
20	0,5	50	16,4	40,5	82	16,5	39,7	160
30	0,82	50	30,8	67	89	17,96	65,6	106
40	0,94	50	34,6	76	75	15,	74,4	79,6
50	0,91	50	33,2	72,5	57	11,5	71	63,4
Срез=40	0,94	50	34,6	76	75	15,1	74,4	79,6

Построение графиков U_L, U_C, I=f (X_C):

2. Расчет параметров последовательной схемы замещения индуктивной катушки из опыта резонанса напряжений.

X_L=Xc=79,6 Ом

L=X_L/2πf=253 мГн

R_L=R_цепи-R=16,4 Ом,

где  R_цепи=U/I=53,2 Ом

       R=U_R/I=36,8 Ом

Значения полного сопротивления катушки Z_L и угла φ_L рассчитываются по формулам:

          =81,27 Ом

φ_L=arctg(X_L/R_L)=78,36^○

Таблица 2.2.

L, мГн	XL, Ом	RL, Ом	ZL, Ом	φL, ○
253	79,6	16,4	81,27	78,36

3. Построение векторных диаграмм.

Векторные диаграммы строятся по данным табл. 2.1.

В масштабах М_I=         А/см, M_U=          В/см.

Для первого опыта «без конденсаторов» на основании второго закона Кирхгофа можно записать   U=U_R+U_RL,L.

Векторная диаграмма такой ветви имеет вид:

Для последовательной цепи, состоящей из реостата, индуктивной катушки и емкости, второй закон Кирхгофа записывается в виде U=U_R+U_RL,L+U_C.

Значение емкости взято C=50,2 мкФ (при X_L>X_C)

                                         С=30 мкФ (при X_L<X_C)

4. Определение зависимости напряжений и тока от значений индуктивного сопротивления.

На батареи конденсаторов было выставлено С=24,5 мкФ.

Таблица 2.3

I, A	U, B	Р, Вт	UR, B	URL,L, B	UC, B	XL, Ом	UL, B
0,67	50	24	24,4	54	88	78,778	52,779
0,72	50	29	26,4	66	95	89,62	64,525
0,79	50	39	29	99	104	122,638	96,881
0,6	50	27	22	103	79	167,305	100,399
0,44	50	17	16	94	57	207,352	91,234
0,34	50	11	12	85	44	242,725	82,527

По результатам опыта было рассчитано индуктивное сопротивление катушки

Полное и активное сопротивления катушки определены по формулам:

Z_L=U_RL,L/I;               R_L=R_цепи-R.

Активные сопротивления всей цепи и реостата вычислены по выражениям:

R_цепи=P/I²;               R=U_R/I.

Построение графиков U_L, U_C, I=f(X_L).