Министерство науки и высшего образования Российской федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное Учреждение высшего образования ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Исследование цепей синусоидального тока с конденсатором и индуктивной катушкой Отчет по лабораторной работе № 1 По дисциплине Электротехника и электроника Выполнил Студент (подпись) И. О. Фамилия Принял К.т.н., доц. (подпись) И. О. Фамилия Иркутск 2019 Цель – исследование режимов работы цепей синусоидального тока с последовательным параллельным соединениями конденсатора и индуктивной катушки. Программа работы 1. Исследовать неразветвленную цепь синусоидального тока, содержащую конденсатор и индуктивную катушку, в трех режимах: XL = XC; XL > XC; XL < XC. 2. Исследовать разветвленную цепь синусоидального тока с параллельным соединением конденсатора и индуктивной катушки в трех режимах: BL = BC; BL > BC; BL < BC. 3. Построить векторные диаграммы напряжений и токов для всех режимов работы цепи с последовательным и параллельным соединением конденсатора и индуктивной катушки. 4. Рассчитать для каждого режима параметры цепи. Оборудование лабораторной электрической установки 1. Лабораторная установка для исследования однофазной цепи переменного тока с последовательным соединением конденсатора и индуктивной катушки (рис. 1), C ̴ 36 B L, R Рисунок 1 – Лабораторная установка с последовательным соединением конденсатора и индуктивной катушки где A – амперметр с номинальным значением тока 3 А; V – вольтметр с номинальным значением напряжения 50 В; V1 и V2 – вольтметры с номинальным значением напряжения 250 В; R, L – индуктивная катушка с активным сопротивлением индуктивностью L; С – конденсатор. R и 2 2. Лабораторная установка для исследования однофазной цепи переменного тока с параллельным соединением конденсатора и индуктивной катушки (рис. 2), ̴ 127 B C L, R Рисунок 2 – Лабораторная установка с параллельным соединением конденсатора и индуктивной катушки где A – амперметр с номинальным значением тока 1 А; А1 и А2 – амперметры с номинальным значением тока 3 А; V – вольтметр с номинальным значением напряжения 250 В; R, L – катушка с индуктивностью L активным сопротивлением R; С – конденсатор. Методические указания по выполнению работы 1. Ознакомиться с лабораторным стендом. 2. Собрать электрическую цепь по схеме (см. рис. 7), после проверки ее преподавателем включить в сеть с напряжением 36 В. 3. Изменяя индуктивность катушки перемещением ее по сердечнику при неизменной емкости, произвести измерения для режимов: XL = XC; XL > XC; XL < XC. Показания приборов для каждого режима занести в таблицу 1. Выделить резонанс напряжений. 4. Собрав электрическую цепь по схеме (рис. 8) и после проверки ее преподавателем включить в сеть с напряжением 127 В. 5. Изменяя величину емкости конденсатора при постоянной индуктивности или изменяя величину индуктивности при постоянной емкости, произвести измерения для трех режимов: BL = BC; BL > BC; BL < BC. Показания приборов занести в таблицу 2. 3 Режим Таблица 1 Данные измерений I A U B U1 B U2 B Данные из векторных Результаты вычислений диаграмм UR UL φ R XL XC X Z C L cosφ B B град Ом Ом Ом Ом Ом мкФ Гн 1 2 3 Режим Таблица 2 Данные измерений U В I А I1 А I2 А Данные из векторных Результаты вычислений диаграмм Ia Ip I2a I2L φ G BC BL Y cosφ А А А А град См См См См 1 2 3 Указания к построению векторных диаграмм Векторные диаграммы дают наглядное представление о режимах работы электрической цепи. Различают векторные диаграммы напряжений и токов. Для последовательной цепи строится векторная диаграмма напряжений, а для параллельной цепи – векторная диаграмма токов. При построении векторных диаграмм необходимо выбрать и указать масштабы: mU - масштаб для напряжений; m1 – масштаб для токов. Векторная диаграмма напряжений Векторная диаграмма напряжений строится по данным измерений U, U1, U2 (см. рис. 7, табл. 1) по уравнению U = U1 + U2. Целью ее построения является определение активной UR и реактивной UL составляющих напряжения на катушке и угла сдвига фаз φ между напряжением на входе цепи и током. Порядок построения векторной диаграммы напряжений 1. Провести вектор тока I, который является одним и тем же для всех элементов цепи. 2. Провести вектор напряжения U1 = UС, отстающий от вектора тока I на угол 90°. 4 3. Из начала вектора U1 сделать циркулем засечку радиусом, равным напряжению U, а из конца вектора U1 – засечку радиусом, равным напряжению U2. Точку пересечения засечек соединить с началом и концом вектора U1, определив направление векторов U и U2. 4. Перенести вектор U2 в начало вектора U1. 5. Разложить вектор U2 и на активную UR и реактивную UL составляющие, спроектировав вектор U2 на вектор I. 6. С учетом масштаба mU определить величины напряжений UR и UL, где UR = OB · mU; UL = AB · mU. 5 Векторная диаграмма токов Векторная диаграмма токов строится по данным измерений I, I1, I2 (см. рис. 8, табл. 2) по уравнению: I = I1 + I2. Целью построения векторной диаграммы является определение активной Ia и реактивной Ip составляющих тока неразветвленной части цепи, активной I2a и реактивной I2L составляющих тока катушки I2 и угла сдвига фаз между напряжением U и током I. Порядок построения векторной диаграммы токов 1. Провести вектор напряжения U, который является одним и тем же для обеих параллельных ветвей. 2. Провести вектор тока I1 = IC, опережающий вектор U на 90°. 3. Из начала вектора I1 сделать циркулем засечку радиусом, равным току I, а из конца вектора I1 – засечку радиусом, равным току I2. Точку пересечения засечек соединить с началом и концом вектора I1, определив направления векторов I и I2. 4. Перенести вектор I2 в начало вектора I1. 5. Разложить векторы I и I2 на активные Ia и I2a и реактивные Ip и I2L составляющие, спроецировав векторы I и I2 на линию, перпендикулярную вектору напряжения U. 6. Учитывая масштаб mI, определить величины токов Ia, Ip, I2a, I2L: Ia = ДВ · mI; Ip = ОД · mI; I2a = AC · mI; I2L = OC · mI. 6
