Определение параметров двухполюсников. Измерение тока, напряжения, мощности и угла сдвига фаз на примере исследования простых линейных электрических цепей

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

ОТЧЕТ

о лабораторной работе №2

«Определение параметров двухполюсников»

Работу выполнил студент группы 3022/1     

           Сморгонский А. В.

Работу принял преподаватель

           Важнов С. А.

Санкт-Петербург, 2005 г.

1.  Цель работы:

Практическое ознакомление с измерением тока, напряжения, мощности и угла сдвига фаз на примере исследования простых линейных электрических цепей

2.  Рабочие формулы и исходные данные:

С = 50 мкФ

3.  Схема установки:

4.  Программа работы:

4.1  Определение эквивалентных параметров двухполюсника:

Табл. 1. Результаты измерений и их обработка

№	Результаты измерений					Результаты вычислений
	UВХ, В	IВХ, А	IC, А	IR, А	P, Вт	Z, Ом	R, Ом	X, Ом	cosj
1	70	2,1	0,93	1,95	130	33,33	29,48	±15,55	±0,88
2	100	3,0	1,35	2,80	270	33,33	30,00	±14,52	±0,90
3	130	4,0	1,75	3,65	470	32,50	29,34	±13,89	±0,90
					Среднее:	33,05	29,61	±14,65	±0,89

Приведем пример расчета для первой строки:

               

4.2  Проверка законов Кирхгофа:

1) Проверка первого закона Кирхгофа:

Результаты измерений: U_ВХ = 100 В, I_L = 3,05 A, I_C = 1,35 A, I_R = 2,8 A.

Векторная диаграмма:

Масштаб: в 2 кл. – 1 А,                  

            Направим вектор I_R вертикально вверх. Поскольку резистор R и конденсатор C соединены параллельно, вектор I_C опережает вектор I_R на . Векторная сумма этих векторов, согласно первому закону Кирхгофа, должна быть равна вектору I_L. Вычислим значение модуля вектора I_L и сравним его со значением, полученным экспериментально:

            Видим, что экспериментальное и теоретическое значения почти совпадают, что доказывает справедливость первого закона Кирхгофа.

2) Проверка второго закона Кирхгофа:

Результаты измерений: U_вх = 100 В, U_L = 89 В, U_C = 89 В, U_R = 89 В.

Векторная диаграмма:

Масштаб:       в 2 кл. – 1 А,             

                        в 2 кл. – 30 В.

Используем исходную векторную диаграмму из предыдущего пункта. Далее, учитывая, что U_L опережает I_L на , отложим вектор U_L. Построим вектор U_R,C, который совпадает по фазе с I_R. Геометрическая сумма векторов U_L и U_R,C, согласно второму закону Кирхгофа, должна равняться вектору U_ВХ. Вычислим значение модуля вектора U_ВХ и сравним его со значением, полученным экспериментально:

            Видим, что экспериментальное и теоретическое значения почти совпадают, что доказывает справедливость второго закона Кирхгофа.

4.3  Расчет параметров элементов цепи (на основе данных п. 4.2):

1) Сопротивление:

2) Индуктивность:

3) Емкость:

4.4  Расчет эквивалентных параметров (на основе данных п. 4.3) и сравнение с п. 4.1:

            Сравнивая полученные значения с результатами вычислений п. 4.1 убеждаемся, что они примерно одинаковы.

5.  Выводы и анализ полученных результатов:

В результате проделанной работы, в соответствии с заданием, мы определили эквивалентные параметры двухполюсника:

Z = 33,33 Ом, R = 29,48 Ом, X = ±15,55 Ом, cos j = ±0,88.

            Построив векторные диаграммы и произведя необходимые расчеты, мы убедились в справедливости законов Кирхгофа.

            Кроме того, вычисленные эквивалентные параметры цепи на основе второго опыта, оказались почти равными этим же параметрам, вычисленным по результатам первого опыта.

            Погрешность может быть вызвана погрешностью приборов и отклонением от линейности элементов двухполюсника.