Обработка и анализ результатов

Лабораторная работа № 9

Тема: Последовательное и параллельное соединение соединение RL

Цель работы: Отработка практических навыков проведения эксперимента и проверка на опыте теоретических положений о распределении напряжений и фазовых сдвигов при последовательном и параллельном соединении резистивного и индуктивного ( RL) элементов электрической цепи переменного тока

Порядок выполнения

Теоретическая часть.

Последовательное соединение RL

Индуктивный элемент создает магнитное поле. Если ток синусоидальный i = I_m sin ωt, то мгновенное значение напряжения u = - e = L (d i/d t)= U_Lm cos ωt = U_Lm sin (ωt+π/2)

                 

Рис. 1 Векторная диаграмма

Действующее значение напряжения на индуктивном элементе:

 U_Lm= Х_L  I_m

Величина Х_L =ωL – индуктивное сопротивление, Ом.

Напряжение на индуктивном элементе по фазе опережает ток на угол φ= π/2 (рис.1)

Неразветвленная цепь переменного тока с активным и индуктивным элементами

Рис.2 RL цепь

 

Рис.3 Векторная диаграмма напряжений RL цепи

 

Действующее значение напряжения U по теореме Пифагора (рис.3):

 

где U _R – напряжение на активном сопротивлении, В;

U _L - напряжение на индуктивном элементе, В

Z – полное сопротивление RL цепи из треугольника сопротивлений

Z = √ R² + (X_L)² , Ом  

По закону Ома действующее значение тока в цепи:

 

I = U/Z , А

Напряжение опережает по фазе ток на угол φ:

 

 

Параллельное соединение активного сопротивления, индуктивности и емкости.
Рассмотрим схему, состоящую из параллельно соединенных активного и реактивных элементов (рис.1, а).
Метод проводимостей и векторных диаграмм
Токи ветвей находятся сразу: , , .
Для определения общего тока необходимо построить векторную диаграмму (рис. 1, б). Построение начинаем с вектора напряжения, так как оно является общим для всех ветвей. Из векторной диаграммы имеем

или ,
где – полная проводимость цепи, равная
.
Разность индуктивной и емкостной проводимостей представляет собой общую реактивную проводимость цепи .

Рис. 2.31. Электрическая цепь и ее векторная диаграмма
Векторы токов на диаграмме образуют треугольник токов. Его горизонтальный катет, представляющий проекцию вектора тока на вектор напряжения, называется активной составляющей тока и равен току в активном элементе цепи: (рис. 2, а). Проекция вектора тока на направление, перпендикулярное напряжению, – это реактивная составляющая тока. Она равна суммарному току реактивных элементов и определяется как разность длин векторов:
(см. рис. 1, б и 2, а).

Рис. 2 Треугольники токов и проводимостей
Разделив все стороны треугольника токов на , получим треугольник проводимостей (рис. 2.32, б), стороны которого связаны следующими соотношениями:
, , , .

 

Пояснения к работе:

Студент при выполнении работы должен хорошо представлять, какие физические процессы происходят в электрической цепи.

Задание и исходные данные

1. 1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом

 

 

1.2. Для работы необходимо построить или загрузить схему исследования. Для загрузки схемы нажать кнопку    откроется окно, в котором курсором необходимо пометить файл <Последовательное соединение RL. ewb> и нажать кнопку « Открыть». Появится схема, имеющая следующий вид:

 

1.3.Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.

1.4. Студент самостоятельно добавляет в схему электроизмерительные приборы, необходимые для выполнения задания на лабораторную работу.

 

 

Порядок выполнения работы

Задание №1

Последовательное соединение

2.1. Опыт 1:Установить значение индуктивности L и R в соответствии с таблицей включить источник и произвести измерение параметров электрической цепи. Выключить источник

2.2. Опыт 2: Провести опыт, разомкнув регулируемый контакт реостата (потенциометра) и установив значение сопротивления в соответствии с таблицей.

2.3. Опыт 3: Изменить значение индуктивности в соответствии с заданием (см. таблицу), провести эксперимент, данные занести в таблицу.

Проследить за изменением величин при введении сердечника в катушку индуктивности.

 

  ТАБЛИЦА

О П Ы Т	Измеренные величины						Расчетные величины
	U В	I мА	Uа В	UL В	R кОм	L Гн	XL кОм	Rэ кОм	Z кОм	Cosj	I мА
ОПЫТ 1	120	1.5	0	120	0	200	75.36	0	75.36	0	1.5
ОПЫТ 2	120	1.5	7	21.12	14	200	74	14	88	0.19	1.5
ОПЫТ 3	120	8.6	119	3.3	14	1	3.77	14	17.77	0.78	8.6

 

Обработка и анализ результатов

3.1. Данные измерений и расчетов внести в таблицу

3.2. Произвести расчет следующих величин R_э,  X_L , Z, Cosj, I (по исходным данным). Результаты расчетов занести в таблицу

Примечание: При расчете учитывать активное сопротивление катушки r_к

3.3.По опытным данным убедиться, что U=

Задание №2

Параллельное соединение

4.1. Разработать и собрать схему параллельного соединения резистивного и индуктивного элементов, подключить необходимые измерительные приборы.

4.2. Опыт 1:Установить значение индуктивности L и R в соответствии с таблицей включить источник и произвести измерение параметров электрической цепи. Выключить источник, данные занести в таблицу.

 

ОПЫТ	Измеренные величины						Рассчитанные величины
	L	R	U	I1	I2	I3	XL	b	g	y	I1
	Гн	кОм	В	мА	мА	мА	кОм	См	См	См	мА
Опыт 1	200	14	120	8.7	8.5	1.5

Содержание отчета

 

1. Наименование и цель работы

2. Схему исследования (скриншот), таблица

3. Расчет, векторные диаграммы

4. Объяснить результаты опыта.

Литература

1. Немцов, М. В., Электротехника  : учебник для среднего профессионального образования по техническим специальностям – Москва : Академия, 2018.

 

 

---

Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 97; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!