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
PAGE 7
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
«Волжский государственный инженерно-педагогический университет»
Автомобильный институт
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
. ИССЛЕДОВВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО И ЕМОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ
Студент: 2 курса, группы ОП-10
Махмудзода Махмудбои Расул
Преподаватель: доцент,к.п.н.
Кривенкова Елена Николаева
г. Нижний Новгород
2011 г
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. ИССЛЕДОВВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО И ЕМОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ
Цель работы: Экспериментальное исследование характера изменения тока, мощности и падений напряжений на участках последовательной цепи, состоящей из активного и емкостного сопротивлений, а также построение круговой диаграммы.
Общие теоретические сведения
На обкладках конденсатора, включенного в цепь переменного тока, периодически изменяются заряды. Перемещение этих зарядов представляет собой электрический ток, протекающий через конденсатор. Этот ток опережает напряжение на конденсаторе на угол 900.
Действующее значение тока через конденсатор связано с действующим значением напряжения на нем формулой
(2.1)
Величина называется емкостным сопротивлением. При прохождении синусоидального тока по цепи, изображенной на рис. 2.1,а следует иметь ввиду, что ток в любом сечении цепи один и тот же, а общее напряжение, согласно второму закону Кирхгофа, равно геометрической сумме падений напряжений на активном и емкостном сопротивлениях:
(2.2)
Действующее значение напряжения определяется:
(2.3)
Отсюда:
(2.4)
Выражение называется полным сопротивлением цепи. В такой цепи ток опережает по фазе напряжение на угол
(2.5)
Активная мощность в цепи рис. 6-1,а определяется:
(2.6)
Изменение активного и емкостного сопротивлений по разному влияет на изменение активной мощности цепи. При увеличении R от нуля до бесконечности, активная мощность растет, достигает максимума и далее уменьшается. Чтобы найти значение R, при котором активная мощность максимальная, надо приравнять к нулю первую производную активной мощности по активному сопротивлению, т. е. положить или
. (2.7)
Из этого условия получим R = XC . При этом соотношении мощность в цепи максимальная. С увеличением XC от нуля до бесконечности активная мощность цепи монотонно уменьшается, стремясь к нулю.
При изменении R и неизменном С (или при изменении С и неизменном R) геометрическим местом концов вектора тока I является полуокружность (рис.2.1,б). Геометрическим местом концов векторов и также является полуокружность.
Для построения круговой диаграммы для случая С = const, R = var (рис. 2.1,б) задаемся масштабами по напряжению, току и сопротивлению: mU
Рис.2.1. Электрическая цепь с последовательным включением элементов RC (а) и ее круговая диаграмма при XC =const и R=var (б).
От точки 0, принятой за нуль, по оси абсцуисс откладываем в принятом масштабе вектор напряжения (отрезок ОЕ). Находим значение тока при коротком замыкании на зажимах изменяющегося сопротивления, т.е. при R = 0
(2.8)
Ток опережает напряжение на 900. Из точки 0 откладываем в сторону опережения на 900 вектор (отрезок ОК = IК /ml ). Отрезок ОК является хордой круговой диаграммы. В масштабе mZ откладываем по направлению вектора отрезок ОА = XC /mZ ; и из точки А под углом - 900 к вектору проводим линию изменяющегося параметра АN`. Линия изменяющегося параметра, т.е. линия активного сопротивления R перпендикулярна хорде. Поэтому хорда ОК является и диаметром круговой диаграммы. Разделив отрезок ОК пополам, находим центр полуокружности С1 и проводим дугу полуокружности в сторону линии изменяющегося параметра. Разделив отрезок ОЕ пополам, находим центр СU окружности, по которой перемещаются векторы напряжений и . Чтобы определить электрические величины при заданном значении R, надо отложить на прямой AN` отрезок AN = R/mZ и точку N соединить с точкой О.
Тогда электрические величины определяются:
I = mlOM; P = mрOF;
UR = mUOD; Q = mQMF;
UC = mUDE; S = mSOM;
mр = mQ = mS = mlU.
На рис.2.2 показана круговая диаграмма электрической цепи с последовательным включением элементов RC при R =const и C=var.
Центр полуокружности, по которой скользит вектор тока, можно найти, если разделить вектор тока для какого-либо известного режима пополам и провести через эту точку перпендикуляр до пересечения с прямой, проведенной в направлении тока, когда величина изменяющегося параметра равна нулю.
Рис.2.2. Электрическая цепь с последовательным включением элементов RC (а) и ее круговая диаграмма при R =const и XC=var (б).
Порядок выполнения работы
1. Исследовать схему, содержащую последовательно включенные элементы R и C. Параметры схемы устанавливает компьютер по шифру студента (по двум последним цифрам). Напряжение на входе схемы автоматически поддерживается во время опыта постоянным.
2. Исследовать работу схемы при изменении активного сопротивления цепи от R = 0 до R = max; меняя ток через 0,1 А. Для этих измерений следует выбрать лабораторную работу ”2.1. Последовательное соединение RC (C=const, R=var)” (рис.2.3). Данные записать в таблицу 2.1. Наблюдать по осциллограмме как изменяются мгновенные значения тока в цепи и мощности.
Таблица 2.1
|
№ п/п |
Измерено |
Вычислено |
||||||||||
|
U |
I |
UR |
UC |
P |
R |
XC |
Z |
C |
cos |
Q |
S |
|
|
В |
А |
В |
В |
Вт |
Ом |
Ом |
Ом |
мкФ |
- |
вар |
ВА |
|
|
0.446 |
0.895 |
1.8 |
94.98 |
1.611 |
2 |
106 |
106 |
0.001 |
0.015 |
10056 |
106 |
Формулы для расчетов:
; ; ; ;
; ; . .
3. Исследовать работу схемы при постоянном значении активного сопротивления R, изменяя величину емкости конденсатора от максимального значения до нуля. Для этих измерений следует выбрать лабораторную работу ”2.2. Последовательное соединение RC (R=const, C=var)” (рис.2.4). Данные записать в таблицу 2.2.
Таблица 2.2
|
№ п/п |
Измерено |
Вычислено |
||||||||||
|
U |
I |
UR |
UC |
P |
R |
XC |
Z |
C |
cos |
Q |
S |
|
|
В |
А |
В |
В |
Вт |
Ом |
Ом |
Ом |
мкФ |
- |
вар |
ВА |
|
|
0.446 |
0.895 |
1.8 |
94.98 |
1.611 |
2 |
106 |
106 |
0.001 |
0.015 |
10056 |
106 |
Ответы: