Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ТОЭ
Утверждено
учебным управлением КГЭУ
Лабораторная работа № 3
по курсу
«Теоретические основы электротехники»
НЕРАЗВЕТВЛЕННАЯ ЦЕПЬ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА
Продолжительность лабораторного занятия - 4 часа
КАЗАНЬ,2008
Цель работы
Целью лабораторной работы является освоение расчётных и опытных методов определения в неразветвлённой электрической цепи:
тока;
напряжения на элементах схемы;
параметров катушки индуктивности;
построения векторной диаграммы тока и напряжений;
построения топографической диаграммы напряжений;
тока, напряжений на элементах и построения векторной диаграммы при резонансе.
Вопросы для подготовки к собеседованию и контролю
Перед выполнением лабораторной работы необходимо проработать [1] ,с. 163-175, 177-180, [2] , с.4-10, 14-16 или [3], с.67-92 и ответить на вопросы:
1.Каким выражением характеризуется мгновенное значение
синусоидального тока?
2.Что понимают под действующим значением тока?
З.Как перейти от мгновенного значения синусоидальной величины к комплексному значению и наоборот?
4.Как записывается закон Ома для мгновенных и комплексных значений тока и напряжения в цепях с последовательным соединением R,L элементов и R,C элементов?
5.Что показывают приборы (вольтметры, амперметры, ваттметры), включенные в схему?
6.Что понимают под векторной диаграммой напряжений и токов?
7.Как определяется комплексное сопротивление последовательно соединённых элементов R,L и С?
8.Как определяются мгновенные, комплексные и действующие значения напряжений на входе цепи с последовательным соединением элементов R,L и С и на каждом элементе, если задано мгновенное значение тока?
9.Как определяются мгновенные, комплексные и действующие значения тока и напряжений на каждом элементе цени с последовательным соединением элементов R,L и С, если задано действующее значение напряжения на входе цепи?
10.Как определяются параметры катушки (rK,xl,L) по измеренным значениям тока, напряжения и мощности и заданной частоте источника?
11.Что называется топографической диаграммой напряжений?
12.Как формулируется условие резонанса для последовательного соединения элементов?
Указания по технике безопасности
Перед выполнением лабораторных работ со студентами проводится инструктаж по технике безопасности, о чём каждый студент расписывается в специальном журнале.
Описание лабораторного стенда
На стенде находятся:
автотрансформатор (ЛАТР), которым регулируется напряжение от промышленной сети переменного тока в пределах от 0 до 220 В; сопротивление R; магазин ёмкостей; ёмкость изменяется дискретно в пределах от О до 77, 75 мкФ;
катушка индуктивности (rК,L 1);
приборы для измерения тока, напряжения и мощности (амперметр, вольтметр и ваттметр).
Подключение и отключение автотрансформатора к сети осуществляется тумблером «Вкл» и контролируется сигнальной лампочкой. Номера стендов с указанием номиналов электрических элементов, которые используются в предварительном задании и
при опытных измерениях, приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1
|
Номер |
||||||
|
стенда |
Е, В |
f, Гц |
R, Ом |
rK, Ом |
L1, Гн |
С, мкФ |
|
1 |
40 |
50 |
56 |
23 |
0.3 |
30 |
|
2 |
40 |
50 |
56 |
17 |
0,34 |
40 |
|
3 |
40 |
50 |
50 |
11,4 |
0,3 |
50 |
|
4 |
40 |
50 |
55 |
21,9 |
0,38 |
55 |
|
5 |
40 |
50 |
46 |
17,6 |
0,35 |
60 |
Предварительное задание
Каждый студент получает индивидуальное задание в виде карточки со схемами и номиналами электрической цепи лабораторного стенда. Студенты, получившие карточки с одним и тем же номером, объединяются при выполнении лабораторной работы в одну бригаду.
1.Для схемы рис.3.1 записать выражения для расчета параметров катушки rK, Xl , L1 , считая известными показания всех приборов.
2.Для схем рис. 3.2 и 3.3, считая заданными Е, f и номиналы элементов рассчитать:
показания приборов;
мгновенные значения тока и напряжений на элементах;
построить векторную диаграмму.
Результаты расчетов свести в табл. 3.2, 3.3.
З.Для схемы рис.3.4 рассчитать показания приборов, мгновенные значения тока и напряжений на элементах и построить векторные диаграммы для трех режимов входного сопротивления:
активно-индуктивного, когда реактивное входное сопротивление Xi=Xl-Xc (Xl и Хс рассчитаны по данным табл.3. 1);
активного, когда X = 0 (резонанс напряжения). Значение считаем известным из предварительного расчета, а значение емкостного сопротивления и емкости определяем из условия резонанса;
активно-емкостного, когда реактивное входное сопротивление X2=Xl-Xc; Хс и С определяем из условия |Х2| = |Х1|.
Результаты расчетов свести в табл. 3.4.
Рабочее задание
В данной лабораторной работе требуется: рассчитать параметры катушки индуктивности (гк, Xl, L)no данным измерений в электрической цепи, схема которой приведена на рис.3.1;
сравнить опытные и расчетные значения токов, напряжений на элементах и мощностей в электрических цепях, схемы которых приведены на рис.3.2 и 3.3;
сравнить опытные и расчетные «значения токов и напряжений на элементах в электрической цепи, изображенной на схеме рис.3.4, для трех режимов входного сопротивления (активно-индуктивного, активного и активно-емкостного);
рассчитать относительную погрешность всех измерений.
Измерение напряжения рекомендуется проводить одним вольтметром.
Таблица 3.2
Расчёт Опыт
δ, %
U, В
I,А
Uc, В
UR, В
Р, Вm
Таблица 3.3
Расчёт Опыт δ, %
U, В
I,А
UR,B
UK,B
Р, Вm
Таблица 3.4
U, В I,А
Uc, В UK, В Ur, В
Расчёт Опыт δ, %
Расчёт Опыт б, %
Расчёт Опыт δ, %
Указания по обработке результатов измерений и оценке погрешностей
В процессе выполнения работы измеряются ток, напряжения и мощность. При обработке результатов вычисляться должна как абсолютная ∆, так и относительная о погрешности, первая из них нужна для округления результата и его правильной записи, а вторая - для сравнительной характеристики его точности.
X – показание измерительного прибора;
Xn - нормирующее значение;
К - класс точности прибора.
Нормирующее значение принимается равным: -конечному значению шкалы прибора, если нулевая отметка находится на краю или вне шкалы;
-сумме конечных значений шкалы прибора (без учета знаков), если нулевая отметка находится внутри шкалы.
Результаты измерений, полученные в процессе выполнения рабочего задания, и их относительные погрешности 5 свести в табл.3.2 - 3.4.
Указания по оформлению отчета
Отчет о выполненной работе каждый студент оформляет индивидуально. Требования к оформлению изложены в [6], с.3-4.
Отчет должен содержать: схемы лабораторного стенда с учетом измерительных приборов и номиналов элементов и источника питания;
результаты расчетных и экспериментальных данных;
расчет требуемых величин по результатам эксперимента;
построение векторных диаграмм тока и напряжений;
определение из векторных диаграмм угла (р и coscp;
расчет относительных погрешностей.
Рекомендуемая литература
1. К.С. Демирчян. Теоретические основы электротехники. В 3-х томах. 4-е изд. Питер, 2006.
2. Основы теории электрических цепей: учебник для вузов / Ю.А. Бычков, В.М. Золотницкий, Э.П. Чернышев. 3-е изд., стер. СПб: Лань, 2004.
3. Сборник задач по теоретическим основам электротехники: учеб. пособие / Под ред. Бессонова Л.А. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2003.