Материал: эл тех недолаба 1
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский
технологический университет»
Кафедра электропривода и электротехники
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
Электрические цепи переменного тока
Выполнил:
Студент группы 2301-15
Лопин М. А.
Проверил:
Гиниатуллин Р.А.
Оглавление
Лабораторная работа №1 2
Лабораторная работа №2 10
Лабораторная работа №3 18
Лабораторная работа №4 26
Лабораторная работа №5 33
Лабораторная работа №1
Тема: Исследование неразветвленной цепи переменного тока. Резонанс напряжений
Цель работы: а) изучить процессы в цепи переменного
тока, состоящей из последовательно соединенных катушки индуктивности и конденсатора;
б) изучить явление резонанса напряжений и условия, при которых оно наблюдается;
г) освоить методику построения векторных диаграмм для цепи с последовательным соединением элементов
Рисунок 1.1
Пояснения к работе
Исследуемая цепь состоит из соединенных последовательно катушки с ферромагнитным сердечником, в которой имеется воздушный зазор и конденсатора (рис. 2).
На схеме замещения этой цепи катушка представлена резистивным
элементом R и индуктивным L элементами, конденсатор – емкостным элементом С.
Рисунок 1.2
R – резистивный элемент, его комплексное сопротивление равно активному сопротивлению и является действительным положительным числом. Вектор тока в R элементе совпадает по фазе с вектором напряжения.
L
– индуктивный элемент, его комплексное
сопротивление является положительным
мнимым числом, модуль которого равен
. Вектор тока в L элементе отстает по
фазе от вектора напряжения на угол 90.
С
– емкостной элемент, его комплексное
сопротивление является отрицательным
мнимым числом, модуль которого равен
.
Вектор тока на емкостном элементе
опережает по фазе вектор напряжения на
угол 90.
В соответствии со схемой замещения будут справедливы следующие уравнения:
Напряжение
питающей сети, подведенное к цепи, равно
векторной сумме напряжений, действующих
на отдельных участках этой цепи и может
быть записано по второму закону Кирхгофа
в комплексной форме:
Векторная диаграмма строится на комплексной плоскости на основании этого уравнения.
Приборы и оборудование
Работа выполняется на универсальном стенде, в котором установлены необходимые приборы. Исследуемая катушка и конденсатор устанавливаются на наборной панели. Электрическая цепь собирается с помощью комплекта проводов в соответствии со схемой (см. рис. 2).
Вычисления
Таблица 1.1
f |
V0 |
U |
I |
0,2 |
6,9 |
1,2 |
6,1 |
0,25 |
7,2 |
1,7 |
6.0 |
0,3 |
7,5 |
2,3 |
6,0 |
0,35 |
7,8 |
2,9 |
5,9 |
0,4 |
8,1 |
3,7 |
5,9 |
0,45 |
8,2 |
4,4 |
5,8 |
0,5 |
8,2 |
5,1 |
5,8 |
0,55 |
8,1 |
5.6 |
5,7 |
0,6 |
8,0 |
6,2 |
5,7 |
0,65 |
7,7 |
6,6 |
5,6 |
0,7 |
7,4 |
7,1 |
5,6 |
0,75 |
7,0 |
7,4 |
5,5 |
0,8 |
6,6 |
7,7 |
5,4 |
0,85 |
6,3 |
8,0 |
5,4 |
0,9 |
5,9 |
8,1 |
5,4 |
0,95 |
5,6 |
8,3 |
5, |
1,0 |
5,2 |
8,5 |
5,3 |
1,05 |
4,8 |
8,6 |
5,3 |
1,1 |
4,4 |
8,6 |
5,2 |
1,15 |
3,9 |
8,7 |
5,2 |
1,2 |
3,4 |
8,6 |
5, |
1,25 |
2,7 |
8,4 |
5,1 |
1,3 |
2,4 |
8,1 |
5,1 |
1,35 |
2,1 |
8,0 |
5,0 |
1,4 |
2,0 |
7,9 |
5 |
Вывод: заключается в том что при повышении частоты переменного тока сопротивление на емкостном элементе падает, а на индуктивном элементе сопротивление растет аналогично с напряжением резонанса добиваемся путем повышения частоты тока до того момента пока показания напряжений на емкостном и индуктивном элементе станут одинаковы(одинаковое напряжение).
Лабораторная работа №2
Тема: Исследование разветвленной цепи переменного тока. Резонанс токов
Цель работы: а) изучить провесы в цепи переменного тока состоящей из катушки и конденсатора, соединенных параллельно;
б) изучить явление резонанса токов и условия, при которых оно наблюдается;
в) освоить методику построения векторных диаграмм для цепи с параллельным соединением элементов.
Пояснение к работе
Рисунок 1.2
Исследуемая цепь состоит из дроссельной катушки Др, соединенной параллельно с конденсатором.
На схеме замещения этой цепи дроссельная катушка представлена двумя элементами: индуктивным с проводимостью bL и резистивным с проводимостью g; батарея конденсаторов замещена емкостным элементом с проводимостью bc . В соответствии со схемой замещения будут справедливы следующие уравнения:
I 2 Ia IL y2 U ; y2 g jbL ; I 3 I c y3 U ;
y3 jbc ; I1 I 2 I 3 I a I c y1 U;
y1 y2 y3.
При равенстве индуктивной и емкостной проводимостей полная проводимость цепи будет минимальной и равной активной проводимости цепи, полное сопротивление максимальным и так же активным, а ток I1 – минимальным. При этом ток I1 и напряжение U совпадут по фазе, а токи I2 и I3 могут значительно превышать ток I1 . Этот режим работы называют резонансом токов.
Исследование цепи проводится при неизменном подводимом напряжении изменяющейся дискретной емкости батареи конденсаторов (в общем случае может изменяться индуктивность или частота).
Рисунок 2.2
Приборы и оборудование
Работа выполняется на универсальном стенде, в котором установлены лабораторный автотрансформатор и необходимые приборы. Исследуемая катушка и конденсатор устанавливаются на наборной панели. Электрическая цепь собирается с помощью комплекта проводов в соответствии со схемой
Рисунок 3.2
Вычисления
Вывод:
При повышении частоты в цепи , показатель силы тока на индуктивном элементе уменьшается до возникновения резонанса и проводимость также уменьшается
И наоборот на емкостном элементе
Цепь состоит из параллельно подключенных источника питания и дроссельной катушки к ним последовательно подключены амперметры
В процессе эксперимента узнаем что для возникновения резонанса необходимо уравнять проводимости на индуктивном и емкостном элементе
Лабораторная работа №3
Тема: Исследование трехфазной цепи при присоединении фаз нагрузки звездой
Цель работы: а) ознакомиться с трехфазной цепью
б) по опытным данным выяснить влияние нейтрального провода на работу трехфазной цепи;
в) усвоить методику построения векторных диаграмм для основных режимов работы;
г) изучить способы измерения напряжений, токов и активной мощности цепи.
Пояснение к работе
Рисунок 1.3
Для соединения фаз приемника звездой их концы (x, y, z) соединяют в одну общую точку n, называемую нулевой или нейтральной точкой (рис. 1.3). Начала фаз (а,b,с) присоединяют к проводам, идущим к соответствующим фазам сети. Эти провода являются линейными. Провод, соединяющий нейтральные точки нагрузки n и сети N, называется нейтральным. Трехфазная цепь с тремя линейными и нейтральными проводами называется четырехпроводной, а при отсутствии нейтрального провода – трехпроводной. Нагрузку называют симметричной, когда комплексы сопротивлений фаз одинаковы.
При соединении фаз нагрузки звездой линейные токи одновременно являются и фазными.
Напряжение между нейтральными точками нагрузки и источника (сети) называется напряжением смещения нейтрали и обозначается UnN
Рисунок 2.3 |
В соответствии с уравнениями Кирхгофа строится векторная диаграмма (рис. 2.3 и рис. 3.3). Ее начинают строить с векторов линейных напряжений, которые задаются сетью и от условий опыта не зависят |
Рисунок 3.3 |
Точка N на векторной диаграмме, соответствующая нейтральной точке генератора, находится в центре тяжести треугольника линейных напряжений. |
Точку n, соответствующую нейтрали нагрузки, находят методом засечек. Векторы токов откладывают по отношению к соответствующим векторам фазных напряжений с учетом характера нагрузки фазы (угла φ).
Приборы и оборудование
Исследование трехфазной цепи проводится на универсальном стенде, в котором имеется встроенная нагрузка в виде трёх ламповых реостатов. Для измерения величины линейных токов, а также фазных и линейных напряжений используют мультиметры или виртуальные приборы. Необходимое для экспериментов трехфазное напряжение частотой 50 Гц берется не непосредственно из питающей сети, а создается с помощью специального генератора синусоидальных напряжений.