Последовательное соединение приемников переменного тока

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРИЕМНИКОВ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Цель
работы:
исследование
электрической
цепи
переменного
тока,
содержащей последовательно соединенные сопротивления R, ХL и Хс , а также
исследования явления резонанса напряжений.
Приборы:
1 Автотрансформатор (ЛАТР - 1);
2 Конденсатор трехфазный 108 мкф;
3 Две катушки без сердечника по 16 Ом;
4 Катушка с подвижным сердечником;
5 Вольтметр на 30 В один и 3 вольтметра на 150 В;
6 Амперметр на 3 А;
7 Ваттметр АСТД;
8 Реостат на 30 Ом.
Ход работы:
1 Последовательное соединение R и С
Собрал схему (рисунок 1) , включил приборы, необходимые для измерения
напряжения, тока и мощности в цепи, напряжений на активном сопротивлении и на
емкости. Записал показания приборов при U = 128В для пяти значений R в таблицу
1.
Построил векторную диаграмму и треугольник сопротивления для одного
случая.
Рисунок 1 – Последовательное соединение резистивного и ёмкостного элементов
Таблица 1 – Опытные данные
U, В
128
128
128
128
128
Наблюдения
I, А
Р, Вт
1,3 159,15
1,46 175,72
1,87 215,84
2,69 267,31
4,07 155,82
Вычисления
Uc, В Ua, В Z, Ом R, Ом Хс, Ом cos φ
39,18 121,85
98
93,3
30
0,95
43,83 120,25 87,59 82,3
30
0,93
56,34 114,93 68,15 61,2
30
0,89
80,74 99,31 47,55 36,9
30
0,77
122,14 38,27 31,43
9,4
30
0,29
Рисунок 2 – Схема 1 рабочего окна программы
2
Рисунок 3 – Полученные результаты и векторная диаграмма
2 Последовательное соединение R и L
Собрал схему (рисунок 2), включил приборы, необходимые для измерения
напряжения, тока и мощности в цепи, напряжений на активном сопротивлении и на
индуктивной катушке. Записал показания приборов при U = 128 В для пяти
значений R в таблицу 2.
Построил векторную диаграмму и треугольник сопротивлений для одного
случая
3
Рисунок 2 – Последовательное соединение резистивного и индуктивного элементов
Таблица 2 – Опытные данные
Наблюдения
U,В
I,А
128
128
128
128
128
1,32
1,46
1,91
2,44
3,93
Р,Вт
Uk,В
Uа,В
160,97 39,77 119,04
176,38 44,12 117,25
219,32 57,64 110,49
,
256,27 73,4 100,09
194,98 118,27 41,69
Rl,
Ом
2
2
2
2
2
Z,Ом
96,76
87,22
66,72
52,43
32,53
4
Вычисления
Rреост,О
XL,Ом Cosφk
м
92
30
0,47
81,9
30
0,47
59,6
30
0,47
43
30
0,47
,
12,6
30
0,47
Cosφ
0,95
0,93
0,89
0,82
0,38
Рисунок
3 Последовательное соединение L и С. Резонанс напряжений
Собрал схему (рисунок 3), включил приборы, необходимые для измерения
напряжения на вторичной обмотке автотрансформатора, тока и мощности в цепи,
5
напряжений на емкости и индуктивной катушке с подвижным сердечником.
Снял кривые зависимости UL , Uc , I, Р от L, изменяя индуктивность и
поддерживая при помощи автотрансформатора напряжение постоянным U = 16 В.
Рисунок 3 – Последовательное соединение индуктивного и емкостного элементов
Данные опыта и расчётные величины свести в таблицу 3.
Таблица 3 – Опытные данные
U, В
16
16
16
16
16
16
16
I, А
1,13
1,42
2,95
7,61
4,36
1,73
0,93
Наблюдения
Р, Вт
UL, В
2,55
19
4,08
28
17,4
74
116,09
230
38,18
145
5,99
67
1,74
44
Uc, В
33,9
42,86
88,51
228,57
131,07
51,93
28,02
ХС, Ом
30
30
30
30
30
30
30
Вычисления
cosφ
L, Гн
0,14
0,05
0,16
0,06
0,36
0,07
0,95
0,09
0,54
0,1
0,21
0,12
0,11
0,15
Построил векторные диаграммы и треугольники сопротивлений для трех
случаев: до резонанса, для момента резонанса и после резонанса.
6
рисунок
7
Построил кривые зависимости: UL, Uc, I, cos φ от L:
Вывод
Контрольные вопросы
1 Напишите уравнение второго закона Кирхгофа для одного случая каждой
схемы.
2 Что можно сказать про сдвиг фаз тока относительно напряжения на зажимах
8
активного, индуктивного и емкостного сопротивлений?
3 Как определить угол сдвига фазы тока по отношению к фазе напряжения?
4 Что такое активное сопротивление?
5 Что такое коэффициент мощности?
6 Что такое резонанс напряжения?
7 Чему равен коэффициент мощности при резонансе?
8 Почему напряжение на реальном дросселе при резонансе неравно
напряжению на зажимах конденсатора?
9 Чему равна резонансная частота контура?
10
Какие
значения
переменного
тока
и
напряжения
показывают
измерительные приборы?
11 Объясните природу индуктивного и емкостного сопротивлений?
12 Как зависят индуктивное и емкостное сопротивления от частоты?
13 Что понимают под добротностью индуктивной катушки, конденсатора и
контура?
14 Сформулировать теорему о балансе активных и реактивных мощностей.
9