Результаты вычислений занесём в таблицу №2

Таблица №2

RК	XК	ZК	QК	SК	LК	φ
Ом	Ом	Ом	Вар	ВА	Гн	Град.
					0,025

Для построения векторной диаграммы найдём напряжения

U_R = I ∙ R_K = 10 ∙ 6 = 60 В U_L = I ∙ X_K = 10 ∙ 8 = 80 В

Выберем масштаб в 1 см 20 В.

Выполнить расчёт согласно данных своего варианта.

Оценка __________ Преподаватель ___________ ( _________________ )

11. Лабораторная работа № 11 «Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного сопротивления и ёмкости».

Цель работы

Опытным путём проверить основные свойства цепи переменного тока, обладающей активным и емкостным сопротивлением.

Краткие теоретические сведения.

Цепь с ёмкостью.

Мгновенные значения u = U_макс ∙ Sin ωt i = I_макс ∙ Sin (ωt + π/2)

Индуктивное сопротивление xc = 1/ωС

Реактивная мощность Q_С = UI = ωCU² (Вар)

Синусоидальный переменный ток, проходящий через ёмкость, опережает по фазе напряжение на четверть периода, то есть φ = - π/2

Закон Ома для такой цепи имеет вид

I = UωC = U/xc

Необходимое оборудование и приборы.

- лабораторный стенд;

- магазин емкостей С;

- ваттметр W;

- амперметр А ;

- вольтметр V;

- соединительные провода.

Порядок выполнения работы

1. Собрать электрическую цепь по схеме:

2. После проверки схемы преподавателем, включить заданное напряжение. Установить некоторое значение С. Замерить и записать в таблицу следующие параметры: общее напряжение U; ток I; напряжение на сопротивлении U_R; напряжение на ёмкости Uc и мощность Р.Повторить указанные действия 5 раз, каждый раз увеличивая ёмкость С.

3. Результаты измерений записать в таблицу №1.

Таблица №1

Показ. приборов	Результаты расчёта
U	UR	Uc	I	P	R	Z	Xc	C	cos φ	Q	S
В	В	В	А	Вт	Ом	Ом	Ом	Ф		Вар	ВА

4. Произвести необходимые вычисления. Формулы для расчёта: R=P/I²; Z=U/I; X_С=√(Z²-R²); С=1/(ω ∙ Xc), где ω=2πf (f = 50 Гц); cos φ =R/Z; Q = Uc ∙ I; S =U ∙ I.

5. Построить векторные диаграммы для первого и пятого опытов. Построение векторной диаграммы начинается с выбора направления вектора тока (обычно по оси ОХ). Векторная диаграмма тока и напряжения должна быть построена в масштабе по напряжению (например 10 В = 1 см), с учётом того, что активное напряжение совпадает по фазе с током, а емкостное отстаёт от тока на угол 90^О. Угол отставания откладывается от вектора тока по часовой стрелки. Таким образом строим векторные диаграммы согласно расчётным значениям для первого и последнего опытов.

6. Сделать вывод по работе. В выводе должно быть подробно объяснено, почему ток увеличивается с увеличением ёмкости.

______________________________________________________

_________

_________

_________

_____________________________________________

Оценка __________ Преподаватель ___________ ( _________________ )

.

12. Лабораторная работа № 12 «Исследование цепи переменного тока с параллельным соединением катушек индуктивности».

Цель работы:

Научиться рассчитывать и собирать цепи переменного тока с параллельным соединением катушек индуктивности.

Необходимое оборудование:

Персональный компьютер с установленной обучающей программой Electronics Workbench.

Порядок выполнения работы:

1. Для схемы на рисунке рассчитать действующие значения токов (I, I1, I2), активную (Р, Р1, Р2), реактивную (Q, Q1, Q2) и полную (S, S1,S2) мощности, углы фазовых отставаний токов от напряжения (φ, φ1, φ2) во всех ветвях цепи, согласно данных своего варианта в таблице №1.

Таблица №1

Вариант
R1; Ом
L1; Гн	0,8	0,6	0,4	0,2	0,05	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
L2; Гн											1,4	1,8	2,5	0,6	0,2

Для всех вариантов R2=200 Ом; U=220 B; f=50 Гц

Методика расчёта.

Найдём угловую частоту:

ω=2πf; рад./сек.

Индуктивные сопротивления:

X_L1=ω∙L₁; X_L2=ω∙L₂; Ом.

Полные сопротивления ветвей:

Z₁=√(R₁²+X_L1²); Z₂=√(R₂²+X_L2²); Ом.

Действующие значения токов в ветвях:

I₁=U/Z₁; I₂=U/Z₂; А.

Углы фазовых отставаний тока от напряжения в ветвях:

φ₁= arctg (X_L1/Z₁); φ₂= arctg (X_L2/Z₂).

Действующий ток в неразветвлённой части цепи:

I=√(I₁²+I₂²+2I₁I₂Cos(φ₂-φ₁)); A.

Угол фазового отставания тока от напряжения в неразветвлённой части цепи:

φ = arctg ( (I₁Sinφ₁+I₂Sinφ₂)/(I₁Cosφ₁+I₂Cosφ₂)).

Активные мощности:

P₁=UI₁Cos φ₁; P₂=UI₂Cos φ₂; P=UICos φ; Вт

Реактивная мощность:

Q₁=UI₁Sin φ₁; Q₂=UI₂Sin φ₂; Q=UI∙Sin φ; ВАр

Полные мощности:

S₁=UI₁; S₂=UI₂; S=UI.; ВА

1. Результаты расчётов занести в таблицу №2.

Таблица №2

I1; A

I2; A

I; A

φ1; град.

φ2; град.

φ; град.

P1; Вт

P2; Вт

Р; Вт

Q1; ВАр

Q2; ВАр

Q; ВАр

S1; ВА

S2; ВА

S; ВА

1. Загрузить программу Electronics Workbench.
2. Собрать виртуальную схему, согласно рисунка.

1. Выставить параметры элементов согласно своего варианта.
2. Для измерения переменных токов используются мультиметры (для измерения тока I используется мультиметр XMM1, для I1 - XMM2, для I2 - XMM3). Мультиметр это многофункциональный измерительный прибор, который можно использовать для измерения постоянных и переменных токов и напряжений (а так же других величин). Необходимо включить мультиметры, как амперметры переменного тока. Для этого надо сделать двойной щелчок на обозначение мультиметра. Тогда на экране появиться его функциональное изображение. Необходимо нажать кнопки «А» и «~» (см. рисунок).

1. С помощью амперметров измерить токи в цепях.
2. Результаты вычислений и измерений занести в таблицу №3.

Таблица №3

Ток	Расчётное значение	Измеренное значение
I; А
I1; А
I2; А

9. Сравнить результаты расчётов и измерений и сделать вывод о справедливости законов Кирхгофа.

10. Сделать вывод о правильности и точности произведенных вычислений. Что обуславливает небольшую ошибку расчётных величин.

______________________________________________________

_________

_________

_________

_____________________________________________

Оценка __________ Преподаватель ___________ ( _________________ )

13. Лабораторная работа № 13 «Параллельное соединение активного и емкостного сопротивления».

Цель работы

Опытным путём проверить основные свойства цепи переменного тока с параллельным соединением активного сопротивления и ёмкости.