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
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8 Параметры синусоидального напряжения
(название лабораторного исследования)
Парзиетры синусоидального напряжения (тока)
27
2. Параметры синусоидального напряжения (тока)
< 2.1. Общие сведения
Переменный ток, в противоположность постоянному току, периодически меняет свое направление. Кривая (функция) переменного тока или напряжения, соответственно, может иметь различную форму. На рис. 2.1 показаны
Рис. 2.1
некоторые из типичных для электротехники и электроники функций. Кроме того, различают однофазные и многофазные переменные напряжения и токи. Например, электроснабжение массовых потребителей осуществляется, как правило, посредством трехфазного тока.
Последующие эксперименты ограничены синусоидальными напряжениями, которые наиболее часто встречаются в электротехнике и электронике.
Эксперименты затрагивают такие параметры как частота, амплитуда, среднеквадратическое (действующее) значение, фазовый сдвиг (угол) и мощность.
Опыты с трехфазными токами проводятся отдельно (разд. 7).
На рис. 2.2 показаны напряжение и ток, как синусоидальные функции времени.
28
Параметры синусоидального напряжения (тока)
В течение одного периода Т напряжение последовательно оказывается равным нулю,
Рис. 2.2
положительному максимуму (амплитудное значение) Um, затем нулю, отрицательному максимуму и снова нулю.
Аналогично выглядит график изменения тока, но в общем случае он может быть
сдвинут во времени относительно напряжения (отставать от напряжения или опережать
Мгновенные значения синусоидальных напряжения u и "тока i выражаются так:
Где и - начальные фазы напряжения и тока.
Разность фаз напряжения и тока (фазовый сдвиг):
=-
Другие параметры синусоидальных величин и формулы для их вычисления приведены ниже.
Частота в Герцах (Гц) выражается как число периодов в секунду
f=l/T.
Угловая частота в рад/с равна
Действующие значения синусоидальных тока и напряжения равны
Параметры синусоидального напряжения (тоса) 29
2.2. Экспериментальная часть
Задание
Выведите на экран виртуального осциллографа синусоидальные токи и напряжение на резисторе и определите следующие величины :
амплитудное значение напряжения Um,
амплитудное значение тока Im,
действующее значение напряжения U,
действующее значение тока I,
период Т,
частота f,
угловую частоту ,
фазовый сдвиг
мгновенное значение напряжения и в момент времени t = Т / 3.
Порядок выполнения эксперимента
• Соберите цепь согласно схеме (рис. 2.3), подключите регулируемый источник синусоидального напряжения (U = 3...7 В, f = 0,2... 1 кГц). В качестве измерительных приборов включите в схему каналы коннектора
Рис. 2.3
Включите виртуальные приборы V0, А1 и осциллограф.
«Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и А1, а остальные
отключите.
Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было
изображение примерно одного - двух периодов напряжения и тока.
Определите по осциллографу все указанные ниже величины.
Амплитудное значение напряжения Um
Амплитудное значение тока
30
Параметры синусоидального напряжения (тока)
Действующее значение напряжения
Действующее значение тока
Период Т =
Частота f=l/T =
Угловая частота
Фазовый сдвиг
Мгновенное значение напряжения и в момент времени t = Т / 3
Примечание: t-угол, измеряемый в радианах.
• Запишите результаты измерений и вычислений в табл. 2.1.
Таблица 2.
|
Средства измерения |
U, в |
I , мА |
U, В |
I, мА |
т, мС |
f, В |
, рад/с |
, град |
u(Т/3) В |
|
Осциллограф |
|||||||||
|
Виртуальный прибор |
- |
- |
Измерьте Um, Im, U, I с помощью виртуальных приборов, занесите результаты в табл.
2.1 и сравните с результатами измерения осциллографом.
Включите блок «Приборы И», сделайте необходимые «подключения», измерьте Т, f, ф. Запишите полученные значения в табл. 2.1 и сравните с результатами, полученными с помощью осциллографа.
АггиАкая мощность цепи синусоидального тока
31
3. Активная мощность цепи синусоидального тока
3.1. Общие сведения
Когда синусоидальное напряжение прикладывается к резистивной нагрузке, в ней
возникает синусоидальный ток. При этом ток и напряжение совпадают по фазе, то есть
оба они достигают положительных и отрицательных амплитудных значений
одновременно (рис. 3.1). -
Рис. 3.1
Мощность, которая выделяется в чисто резистивной нагрузке определяется как произведение напряжения на ток. Кривую мгновенных значений мощности можно построить, перемножая мгновенные значения напряжения и тока, взятые попарно в различные моменты времени
Среднее значение мощности (она пульсирует с двойной частотой) выражается через действующие значения напряжения и тока на резисторе:
Р = U • I
или через омическое сопротивление R в Омах
P = I2 R и P = U2/R. Она называется активной мощностью.
32
Активная мощность цепи синусоидального тока
3.2. Экспериментальная часть
Задание
Снимите с помощью виртуального осциллографа синусоидальные кривые напряжения и тока в резистивной цепи, сделайте бумажные копии осциллограмм и постройте кривую мощности, перемножая мгновенные значения напряжения и тока.
Порядок выполнения эксперимента
• Соберите цепь согласно схеме (рис. 3.2), подключите источник синусоидального напряжения и установите следующее напряжение с помощью осциллографа: U = 5 В, f = 0,5 кГц.
Включите виртуальный приборы V0, А1 и осциллограф.
«Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и А1, а остальные
отключите.
Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было
изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.
Включите блок «Приборы II», выбирая из меню прибор «Активная мощность»,
подключите его к V0 и А1 и запишите значение активной мощности:
Р=....Вт
Перенесите осциллограммы напряжения и тока на бумагу (рис. 3.3).
Определите мгновенные значения напряжения и тока для моментов времени,
указанных в табл. 3.1, и затем постройте кривую мощности на графике (рис. 3.3)
Аггивная мощность цели синусоидального тока
33
Таблица 3.1
|
Время, мс |
Напряжение u, В |
Ток i, MA |
Мгновенная мощность р, мВт |
|
0 |
|||
|
0,2 |
|||
|
0,4 |
|||
|
0,6 |
|||
|
0,8 |
|||
|
1,0 |
|||
|
1,2 |
|||
|
1,4 |
|||
|
1,6 |
|||
|
1,8 |
|||
|
2,0 |
|
BТ |
мА |
в |
|
0,4- |
80- |
8- |
|
0,3- |
60- |
6- |
|
0,2- |
40- |
4- |
|
0,1- |
20- |
2- |
|
-0 |
0- |
0- |
|
-0,1- -0,2- |
-20- |
-2- |
|
-40- |
-4- |
|
|
-0,3- |
-60- |
-6- |
|
-0,4- |
-80- |
-8- |
|
-0,5- |
-100- |
-10 |
|
u, i, p |
|||||||||
|
t |
|||||||||
|
0,2 0.4 0,6 0,8 1 |
,0 1, |
2 1, |
4 1, |
6 |
мс |
||||
Рис. 3.3
• По графику p(t) определите среднее значение (активную мощность) и сравните ее с активной мощностью, измеренной виртуальным ваттметром.
По осциллограмме: Рср= .... Вт По ваттметру: Р = ....Вт