Исследование RL-цепей и RС-цепей при синусоидальном источнике тока. Явление резонанса напряжений и резонанса тока в цепи синусоидального переменного тока. Исследование трансформатора

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики

Кафедра «Прикладная физика»

Электротехника и электроника

Лабораторный практикум

Часть I

Санкт-Петербург

2010

Одобрены на заседании кафедры «Прикладная физика», протокол №4 от 14.05.2008 г.

Утверждены Учебно-методическим советом, протокол № 2 от 30.12.2009 г.

Электротехника и электроника. Лабораторный практикум. Часть I. – СПб: Изд-во СПбГУСЭ, 2010. – 23 с.

Лабораторный практикум предназначен для студентов технических специальностей 190603.65 (230100.02) «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (Автомобильный транспорт)», 100101.65 (230700) «Сервис», 150408.65 (230300) «Бытовые машины и приборы» очной и заочной формы обучения для выполнения ими лабораторных работ по циклу электротехнических дисциплин: «Электротехника и электроника», «Теоретические основы электротехники», «Общая электротехника и электроника». Элементы практикума также могут быть использованы в учебном процессе СПО.

Составители: канд. техн. наук, проф. Ю.В. Гомзин,

канд. техн. наук, доц. Ю.М. Мелихов,

канд. техн. наук, доц. А.А.Романова,

канд. биол. наук, доц. В.В. Игнатьев,

канд. техн. наук, доц. В.Б. Коцкович,

ст. преп. М.Н. Рыков,

канд. х. наук. доц. А.Н. Язов.

Рецензент: канд. физ.-мат. наук, доц. В.М. Дронов.

Ó Санкт-Петербургский государственный университет
сервиса и экономики
2010 г.

Содержание

Лабораторная работа №1.
Исследование RL-цепей при синусоидальном источнике тока.. 4

Лабораторная работа № 2.
Исследование  RC-ЦЕПЕЙ при синусоидальном источнике тока.. 8

Лабораторная работа № 3.
Явление резонанса напряжений в цепи  синусоидального переменного тока.. 12

Лабораторная работа № 4.
Явление резонанса токов в цепи
синусоидального переменного тока.. 15

Лабораторная работа №5.
Исследование трансформатора в режимах  холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ)18

Лабораторная работа №6.
Исследование трансформатора в нагрузочном режиме.. 22

Литература.. 23

Лабораторная работа №1.
Исследование RL-цепей при синусоидальном источнике тока

Цель работы:

Ознакомление с физической сущностью явлений, происходящих в электрической цепи переменного синусоидального тока с активным сопротивлением и катушкой индуктивности. Убедиться в том, что индуктивность в электрической цепи переменного тока создает сдвиг фаз между током и напряжением. Ознакомиться с методом построения векторных диаграмм по данным измерений.

Необходимое оборудование и приборы (шт.):

-вольтметр на 150¸300 В…………………………………………..2 шт.,

-вольтметр на 7,5¸60 В…………………………………………….1 шт.,

-амперметр на 1¸2 А……………………………………………….1 шт.,

-ваттметр на 1¸2 А и 30¸300 В……………………………………1 шт.,

-реостат на 30¸40 Ом………………………………………………1 шт.,

-катушка индуктивности 1200-,2400- и 3600 витков…………….1 шт.,

Последовательность работы:

1. Собрать электрическую цепь в соответствии со схемой, приведенной на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема исследования RL-цепи при синусоидальном источнике переменного тока

2. Ввести в цепь полное сопротивление реостат R₁. Установить ЛАТРом напряжение цепи U₁=100 В и поддерживать его постоянным. Измерить ток в цепи, активную мощность P, напряжение на реостатеU₂ и катушке индуктивности U₃ при числе витков последней W₁=1200, W₂=2400 и W₃=3600. Затем повторить измерения параметров цепи для значений напряжений U₁=50 В, U₁=75 В, U₁=150 В.

Примечание: Переключение числа витков катушки индуктивности производить только при отключенном электрическом питании цепи.

3. Результаты измерений и вычислений внести в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

№ изм.

U1

U2

U3

I

P

Rk

Uka

Rобщ

Zk

Xk

Lk

сosj

QL вар

B

B

B

A

Вт

Ом

В

Ом

Ом

Ом

Гн

-

-

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

4. По результатам измерений и вычислений (см.табл.1.1) построить в одной системе координат графики следующих функций:
I= f₁(L_k); U_ka = f₂(L_k); U₃ = f₃(L_k); X_k = f₄(L_k) иcosj = f₅(L_k). Для всех измерений построить векторные диаграммы.

Методические указания:

В данной лабораторной работе исследуется электрическая цепь переменного синусоидального тока с последовательным соединением активного сопротивления (реостата) и катушки индуктивности. Индуктивность приводит к сдвигу фаз между током и напряжением. В этом можно убедиться, обратив внимание на то, что напряжение электрической цепи U₁ равно не арифметической сумме напряжений U₂ и U₃, как это имеет место в цепи постоянного тока, а их геометрической сумме, т.е.  .