Московский Энергетический Институт (Технический Университет) Кафедра Теоретических Основ Электротехники

Московский Энергетический Институт (Технический Университет)
Кафедра Теоретических Основ Электротехники
Лабораторная работа № 6
Исследование цепи синусоидального тока
с индуктивно связанными элементами
Выполнил:
Группа:
Проверил:
Москва 2011
1
Лабораторная работа № 6
Исследование цепи синусоидального тока
с индуктивно связанными элементами
Целью работы является экспериментальное исследование цепи
синусоидального тока, содержащей участки с индуктивно связанными
элементами.
1. Подготовка к работе
1.1 Качественно, не выполняя расчета, построить топографическую
диаграмму напряжений последовательного соединения неидеальной
индуктивной катушки с активным сопротивлением Rк и резистора Rизм.
Rк
Lк
Rизм
1.2 Составить систему уравнений по законам Кирхгофа для воздушного
трансформатора в режиме холостого хода (рис. 1П).
1.3 Составить уравнения Кирхгофа для схемы (рис. 2П) и построить
качественную топографическую диаграмму для согласного и встречного
включения катушек. Объяснить, как по результатам опыта определить
одноименные зажимы катушек.
1.4 На основании пункта 1.3 получить формулу
XM 
X ñî ãë  Õâñòð
4
1.5 Составить уравнения по законам Кирхгофа для схемы (рис. 3П).
2. Содержание и порядок выполнения работы
В лабораторной работе используют: источник синусоидального
напряжения из модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР; измерительные
приборы блока ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ; вольтметр из блока МОДУЛЬ
МУЛЬТИМЕТРОВ РР. Пассивные элементы электрической схемы выбирают из
блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ и МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
Определение параметров индуктивно связанных к атушек
 Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1П протокола
измерений. Тумблер SA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ установить в
положение I2.
 Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.
 Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ и
тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Переключатель
Форма установить в положение
. Установить регулятором Частота
значение частоты f  100 200 Гц. Частоту f записать в протокол.
2
 Регулятором Амплитуда модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР
установить действующее значение напряжения U1  6–7 В.
 Измерить приборами из блока ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ действующее значение
напряжения u1, тока i1; угол сдвига фаз 1. Действующее значение
напряжения u2 измерить мультиметром РР. Все величины занести в табл.
1П.
 Повторить измерения, поменяв местами индуктивности L1 и L2.
Измеренные величины занести в табл. 1П.
 Выключить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР.
 Выполнить указанные в протоколе измерений расчеты.











Последовательное соединение индуктивно связанных кат ушек
Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 2П.
Включить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР.
Соединить катушки последовательно. Регулятором Амплитуда модуля
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, установить напряжение U  7 В.
Приборами из блока ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ измерить действующее значение
напряжения u, тока i; угол сдвига фаз . Напряжения U1 и U2 измерить
мультиметром. Измеренные величины занести в табл. 2П.
Поменять между собой места соединения катушки L2. Выполнить
измерения предыдущего пункта. Измеренные величины занести в таблицу
2П.
По измеренным величинам определить случаи встречного и согласного
соединения катушек.
Выключить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР.
Разветвленная цепь с индуктивно -связанными катушками
Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 3П. Выбрать
емкость С=22 мкФ (четные номера бригад) и С=33 мкФ (нечетные номера
бригад)
из МОДУЛЯ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. В качестве
измерительных сопротивлений выбрать из МОДУЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ
R1=10 Ом и R2=10 Ом.
Соединить катушки так, чтобы одноименные зажимы были подключены к
узлу А.
Включить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР.
Регулятором Амплитуда установить на выходе модуля напряжение U  6–7
В.
Измерить действующее значение напряжения u, тока i; угол сдвига фаз 
приборами из блока ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ. Используя мультиметр в
режиме вольтметра измерить
напряжения на добавочных
сопротивлениях R1 и R2. Определить действующие значения токов i1 и
i2 . Измеренные величины занести в табл. 3П.
3
 Соединить катушки так, чтобы разноименные зажимы были подключены к
узлу А. Выполнить измерения предыдущего пункта. Измеренные величины
занести в табл. 3П.
 Выключить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и
автоматический выключатель QF модуля питания.
 Протокол измерений утвердить у преподавателя.
4
Протокол измерений к лабораторной работе № 6
«Исследование цепи синусоидального тока
с индуктивно связанными элементами»
Частота f  ____ Гц.
Определение параметров индуктивно связанных к атушек
Схема исследуемой электрической цепи представлена на рис. 1П.
ИЗМЕРИТЕЛЬ
ФАЗЫ
РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
02
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ
ГЕНЕРАТОР
Выход
Частота
Амплитуда
Форма
i1
01
PP
M
I2
U
U1
L1 , Rк1
u1
L2 , Rк2
PP
u2
COM
Рис. 1П
Экспериментальные данные представлены в табл. 1П.
Таблица 1П
К выходу генератора подключена
катушка L2
U1, В
I1, мА 1, град U2, В
К выходу генератора подключена
катушка L1
U1, В
I1, мА 1, град U2, В
Замечание: В таблице величины с индексом 1 относятся к катушке,
подключенной к выходу функционального генератора, с индексом 2 – к
клеммам мультиметра.
Предварительные расчеты параметров катушек:
К выходу генератора подключена катушка L1
Z1 
U1

I1
Хк1  Z1 sin 1 


Rк1  Z1 cos 1 
Ом
Хм1 
Ом
U2

I1


Ом
Ом
К выходу генератора подключена катушка L2
Z2 
U1

I1
Хк2  Z2 sin 2 

Ом
Rк2  Z2 cos 2 

Ом

Ом
Хм2 
U2

I1

Ом
5
Последовательное соединение катушек
Схема исследуемой электрической цепи представлена на рис. 2П.
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ
ГЕНЕРАТОР
Выход
Частота
Амплитуда
Форма
02
i
PP
u
Rк1 , L1
I2
u1
01
U1
M
Rк2 , L2
u2
РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Рис. 2П
U,
I,
В
мА
экс
Z согл
U / I 
соединение катушек
,
U2 ,
U1 ,
град
В
В

U,
I,
В
мА
экс
Z встр
U / I 
Ом
Таблица 2П
соединение катушек
,
U2 ,
U1 ,
град
В
В

Ом
Разветвленная цепь с индуктивно -связанными катушками
Схема исследуемой электрической цепи представлена на рис. 3П.
Рис. 3П
6
С=________ мкФ
Одноименное соединение катушек в
узле А
U, В I, мА UR1, B UR2, B φ,град
Таблица 3П
Разноименное соединение катушек в
узле А
U, В I, мА UR1, B UR2, B φ,град
Одноименное соединение катушек в узле А: I1=
мА, I1=
мА.
Разноименное соединение катушек в узле А: I1=
мА, I1=
мА.
Содержание отчета
1. По экспериментальным данным (табл. 1П протокола измерений)
рассчитать параметры катушек.
2. По данным п. 1 и действующему значению тока из табл. 2П рассчитать
действующие значения напряжений U Rê , U X , U M , U 1 и U 2 . Расчет выполнить
отдельно для согласного и встречного включения катушек. Построить в
масштабах векторные диаграммы тока и топографические диаграммы
напряжения для каждого из исследуемых режимов.
3. По данным п. 1 и действующим значениям токов из табл. 3П
рассчитать напряжения на всех участках цепи. Расчет выполнить отдельно
для одноименного и для разноименного соединения катушек в узле.
Построить в масштабах векторные диаграммы тока и топографические
диаграммы напряжения для каждого из исследуемых режимов.
Работу выполнил: ____________________________________
Работу проверил:_____________________________________
7