Лабораторна робота № 2
Тема: дослідження електричних кіл синусоїдальної напруги з активним опором, індуктивністю і ємністю.
Мета: дослідження впливу ємності, індуктивності на параметри електричного кола синусоїдального струму .
Обладнання: регульоване джерело синусоїдальної напруги; ватметр електродинамічної системи - 1 шт.; амперметр електромагнітної системи - 3 шт.; вольтметр - 1 шт.; котушка індуктивності з висувним осердям - 1 шт.; батарея конденсаторів змінної ємності - 1 шт. Або персональний комп’ютер, комп’ютерна програма Electronics Worcbench
Самостійна робота
1.Повторити фізичні процеси в розгалужених електричних колах синусоїдального струму.
2.Ознайомитись із схемою електричного кола.
3.За підручником вивчити методику побудови векторних діаграм.
Послідовність виконання роботи.
1. Записати в табл. 1 технічну характеристику вимірювальних приладів.
|
Назва приладу |
Тип |
Кількість |
Технічні дані |
Для виконання роботи за допомогою програми quick copper для андроїда на телефон або electronic workbench для windows на комп'ютері напругу джерела живлення встановлюємо відповідно до значення номеру варіанту (якщо у вас варіант №15 то напруга джерела 15В) частоту вибираємо 50 Гц, а номінали резисторів, конденсаторів, і катушки індуктивності вибираємо довільно.
2.Складаємо нерозгалужене коло з ємністю С індуктивністю L та опором R.
3. Провести вимірювання активної потужності Р (ватметр PW1), загального струму І (амперметр РА1), загальної напруги кола U (вольтметр PV1) та напруг на окремих елементах (вольтметри PV2 – PV4).
Результати вимірювань внести в таблицю 2.1.
Таблиця 2.1.Результати вимірювань та розрахунків
| № | U, B | UR, B | UC, B | UL, B | I, A | P, Вт | z,Ом | R,Ом | хС, Ом | ZL,Ом | rL, Ом | xL, | L, Гн | С, Ф | S,B·A | Q,Вар | cosφ |
| P= I*U | Z = U/I | R = UR /I | Xc =Uc/I | ZL = UL/I | rL =(P/I2) -R |  |
L = XL/2pf | C = 1/ 2pfXC | S=U*i |
Q=I2·x=I2(xL-xC). |
cos φ = P/S = R/Z |
||||||
| 1 |
4. Провести обрахунки параметрів елементів кола. Результати внести в таблицю 2.2.
Для проведення розрахунків використовуються наступні співвідношення :
- повний опір кола Z = U/I
- опір активного елемента R = UR /I
- ємнісний опір Xc =Uc/I
- повний опір котушки ZL = UL/I
- активний опір котушки rL =(P/I2) -R
- індуктивний опір котушки
- індуктивність котушки L = XL/2pf (f=50Гц);
- ємність конденсатора C = 1/ 2pfXC
- реактивна потужність Q=I2·Х=I2(ХL- ХC).
- повна потужність 
- коефіцієнт потужності cos φ =P/S = R/Z
5 . Побудувати векторні діаграми напруг.
Векторні діаграми напруг послідовного з’єднання елементів будуються, виходячи з припущення, що початкова фаза струму І дорівнює нулю.
Нагадаємо, що вектори на комплексній площині відкладаються відносно вісі +1. Отже, вектор струму І буде направлений вправо вздовж вісі +1.
Вектори напруг на елементах відкладаються з врахуванням фазових кутів відносно струму. Так, напруги на активних опорах UR=I·R та UrL=I·rL
співпадають по фазі зі струмом І, напруга на індуктивному опорі UXL=I·xL випереджає струм на кут 900, напруга на ємності UC=I·xC відстає від струму на кут 900.
6.Складаємо розгалужене коло з ємністю С індуктивністю L та опором R.
7.Провести вимірювання параметрів кола при різних співвідношеннях ємнісного і індуктивного опорів, включаючи режим резонансу.
Результати вимірювань внести в таблицю3 .
Таблиця 3.Результати вимірювань і обрахунків
| № | Режим | Результати вимірювань | Результати обрахунків | |||||||||||
| U, | I,А | IR, A | IL,A | IC,A | φ,0 | Z,Ом | R,Ом | ZL,Ом | х, Ом | Р, Вт | Q,вар | S, B·A | ||
| cos φ = R/Z | Z = U/I | R = U /IR | ZL = U/IL | Xc =U/Ic | P=I2·R | Q=I2·x | S=U*I | |||||||
| 1 | IL<IC | |||||||||||||
| 2 | Резонанс IL=IC | |||||||||||||
| 3 | IL>IC | |||||||||||||
8. Провести обрахунки параметрів елементів кола. Результати обрахунків внести в таблицю3.
Обрахунки параметрів кола проводяться за наступними формулами:
опір окремих віток:
повний опір кола:
активний опір кола:
реактивний опір кола:
активна потужність Р=І2·R;
реактивна потужність Q=I2·x;
повна потужність S=U·I.
9. Для кожного досліду побудувати з дотриманням масштабу векторні діаграми струмів.
Висновки
(вплив ємності на параметри розгалуженого електричного кола синусоїдального струму, умови резонансу струму)
Звіт зробити в електронній формі завантаживши документ Excel . Занести результати вимірювань та створити формули для розрахунку по зразку першої таблички Завантажити форму електронного звіту.
Контрольні запитання
1.Якими методами визначається струм у нерозгалуженій частині кола при паралельному з'єднанні активних і реактивних елементів ?
2.У чому принципова різниця між реактивною і активною потужностями ?
3.Які шкідливі наслідки низького значення коефіцієнта потужності ?
4.За яких умов в електричних колах синусоїдного струму настає резонанс струму?
Знання - це скарб, а навчання - ключ до нього.
Навчання - світло, а не навчання тьма.
Знання за гроші не купиш.
Знання - це сила, а незнання - робоча сила?
Хорошого спеціаліста робота сама шукає.