37735

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВТВЛЁННОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ R-L И R-C

Лабораторная работа

Физика

Цель: экспериментальная проверка основных теоретических соотношений в цепи переменного тока при последовательном включении активного и реактивного сопротивления.

Русский

2013-09-25

209.5 KB

14 чел.

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ   НЕРАЗВТВЛЁННОЙ   ЦЕПИ

ПЕРЕМЕННОГО   ТОКА   ПРИ   ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ   R-L   И   R-C

Выполнил:

ПО-222

УФА – 2007

Цель: экспериментальная проверка основных теоретических соотношений

     в цепи переменного тока при последовательном включении активного и

реактивного сопротивления.                 

   

   Лабораторная работа выполняется на стенде ЛСЭ-2 с использованием:

   Блока включения, состоящего из: а) вольтметра; б) автотрансформатора,   обеспечивающего напряжение 0..250 В.

  1.  Блока резисторов.
  2.  Блока индуктивностей.
  3.  Блока конденсаторов.
  4.  Блока «Коммутатор».
  5.  Блока «Фазометр».

Кроме приборов стенда используется:

  1.  Вольтметр.
  2.  Осциллограф.
  3.  Тестер в качестве амперметра.
  4.  Два вольтметра с пределом измерения до 100 В.
  5.  Соединительные провода.                     

                                                                        

                                                                                               

                                                                                              Таблица 2.1                                                           

Измеренные величины

U, В

UR, В

Uk, В

UC, В

I, А

P, Вт

(град.)

1

30

9,8

22,7

0,3

7,3

38

2

30

16,1

17,5

0,24

6,5

26

3

30

20

13,1

0,180

5,2

20

4

30

17

16,3

0,22

6

26

5

30

9,8

4,9

0,12

3,5

27

6

30

5,8

27,1

0,08

1,5

34

7

30

3

26,6

0,085

1,7

-53

8

30

8,2

22,6

0,085

1,8

-48

9

30

10,5

21,2

0,085

1,8

-42

10

30

5,8

26,7

0,09

1,1

-57

11

30

7,5

23,2

0,09

1,7

-48

12

30

8,6

19,8

0,09

1,4

-19

 

        i              R                                                    i              R       

 

                       UR                                                                UR 

     U                                                                  U                      UC          C

                                UC         L     

                                             

Таблица 2.2

Расчетные величины (для цепи R, C)

XC, Ом

C, Ф

Cos()

Q, ВАР

S, ВА

1

312.941

1.02*10-5

0.6

2.261

2,55

2

265,882

1.19*10-5

0.67

1,921

2,55

3

249.411

1.27*10-5

0.74

1.801

2,55

4

296.667

1.07*10-5

0.55

2.403

2,7

5

257.778

1.23*10-5

0.67

2.088

2,7

6

220

1.44*10-5

0.95

1.782

2,7

XC = UC/I = 26,6/0,85= 312.941Ом                             = 2**f  

Q = XC*I2 = UC*I                                                        f = 50 Гц  

S = U*I                                                                         = 2**50 = 314 рад/с

C = 1/XC* 

                                                                                                           Таблица 2.3

Расчетные величины(для цепи R, L)

Zk, Ом

R, Ом

Rk, Ом

Xk, Ом

Lk, Ом

Cos()

Q, ВАР

S, ВА

1

100

32.6

45,4

75.6

0.24

0.78

6,81

7,39  

2

125

67

44,25

72.9

0.23

0.89

4,2

7,63

3

166.6

111

43,38

72.7

0.23

0.93

2,35

4

136.4

77.3

44,396

74

0.23

0.89

3,58

5,179

5

250

81.6

140,9

40.8

0.13

0.89

0,58

1,541

6

375

72.5

238,75

338.7

1.07

0.83

2,17

Rk = UR/I

Xk = Uk/I

Lk =Xk/ 

Q = Xk*I2 = Uk*I

1)

 

U = 100*0.3 = 30 В

UL = 314*0.3*0.24 = 22,608 В

UR = 0.3*(32.6 + 45.4) = 23,4 В

R = R + RK = 32.6 + 45.4 = 78 Ом

XL = L = 314*0,24 = 75,36 Ом

z = (32.62 + 75.62)1/2 = 82.4 Ом

P = I2R = 32.6*0.32 = 2,934 Вт

Q = I2XL = 0,32*75.6 = 6,804 ВАР

S = (2,9342 + 6,8042)1/2 =7,39  ВА

2)

U = 67*0,24 = 16,08 В

UL = 314*0,24*0,23 = 17,33 В

UR = 0,24*(67 + 44,25) = 26,7 В

R = R+RK = 111,25 Ом

XL = L = 314*0,23 = 72,22 Ом

z = (111.252 + 72.222)1/2 = 132.3Ом

P = I2R = 111.25*0.242 = 6,408 Вт

Q = I2XL = 0,242*72,22 = 4,15 ВАР

S = (6,4082 + 4,152)1/2 =7,63 ВА

3)

U = 136,4*0,22 = 30,008 В

UL = 314*0,22 *0,23 = 15,888В

UR = 0,22*(77,3+44,369) = 26,767В

R = R + RK = 77,3+44,369= 121,669 Ом

XL = L = 314*0,23 = 72,22Ом

z = (77,32 + 742)1/2 = 107,01 Ом

P = I2R = 77,3*0,222 = 3,741 Вт

Q = I2XL = 0,222*74= 3,581 ВАР

S = (3,7412 + 3,5812)1/2 = 5,179 ВА

4)

U = 250*0,12 = 30 В

UL = 314*0,12*0,13 = 4,8984 В

UR = 0,12*(81,6 + 140,9) = 26,7 В

R = R + RK = 81,6 + 140,9= 222,5 Ом

XL = L = 314*0,13 = 40,82 Ом

z = (81,62 + 40,82)1/2 = 91,231Ом

P = I2R = 81,6*0,132 = 1,379 Вт

Q = I2XL = 0,132*40,8 = 0,689 ВАР

S = (1,3792 + 0,6892)1/2 = 1,541 ВА

5)

UC =0,085/(314*1,02*10-5) = 26,53 В

UR = 3 В

U = (26,62 + 32)1/2= 26,768 В

R = UR/I = 3/0,085 = 35,29 Ом

XC = 1/C = 1/(314*1,02*10-5) = 312,22 Ом

z = (35,29 2 + 312,9412)1/2 = 314,924 Ом

P = I2R = 35,29*0,0852 = 0,255 Вт

Q = I2XC = 0,0852*312,22 = 2,255 ВАР

S = (0,2552 + 2,2552)1/2 = 2,269ВА

6)

UC = 0,085/(314*1,19*10-5) = 22,747 В

UR = 8,2 В

U = (22,62 + 8,22)1/2= 24 В

R = UR/I = 8,2 /0,085= 96,47 Ом

XC = 1/C = 1/(314*1,19*10-5) =
267,62
Ом

z = (96,472 + 265,8822)1/2 = 282,842 Ом

P = I2R = 96,47*0,0852 = 0,696 Вт

Q = I2XC = 0,0852*267,62 = 1,933ВАР

S = (0,6962 + 1,9332)1/2 = 2,054 ВА

7)

UC = 0,09/(314*1,07*10-5) = 26,79 В

UR = 5,8 В

U = (26,72 + 5,82)1/2= 27,322 В

R = UR/I = 5,8/0,09 = 64,44 Ом

XC = 1/C = 1/(314*1,07*10-5) = 297,64Ом

z = (64,442 + 296,6672)1/2 = 303,584 Ом

P = I2R = 64,44*0,092= 0,521 Вт

Q = I2XC = 0,092*297,64 = 2,41 ВАР

S = (0,5212 + 2,412)1/2 = 2,465ВА

8)

UC = 0,09/(314*1,23*10-5) = 23,3 В

UR = 7,5 В

U = (23,22 + 7,52)1/2= 24,3821 В

R = UR/I = 7,5/0,09 = 83,33 Ом

XC = 1/C = 1/(314*1,23*10-5) = 258,92 Ом

z = (83,332 + 257,7782)1/2 = 270,912 Ом

P = I2R = 83,33*0,092 = 0,675 Вт

Q = I2XC = 0,092*258,92 = 2,097 ВАР

S = (0,6752 + 2,0972)1/2 = 2,202ВА

                                                                                                          

Rk = Uk/I

Xk = ULk/I

L = Xk/

XC = UC/I 

C = 1/*XC 

Таблица 2.4

Из векторных диаграмм

RK, Ом

XK, Ом

L, Гн

XC, Ом

C, Ф

78

75,36

0.24

111,25

72,22

0.23

121,669

72,22

0.23

222,5

40,82

0,13

35,29

312,22

1.02*10-5

96,47

267,62

1.19*10-5

64,44

297,64

1.07*10-5

83,33

258,92

1.23*10-5

Вывод: По данным результатов эксперимента и расчетам теоретических соотношений в цепях R-L и R-C, построили векторные диаграммы, из которых можно заметить, что в этих цепях изменение напряжения какого-либо элемента (сопротивления или индуктивности (емкости)) пропорционально изменению его параметра и обуславливает противоположное изменение на другом элементе. Из треугольников сопротивлений видно, что при постоянном значении одного элемента полное сопротивление цепи будет зависеть только от  сопротивления другого элемента. Таким образом, теоретическое соотношение было доказано на практике.

Из треугольников мощностей  видно, что полная мощность цепи будет зависеть от реактивной мощности, если активное сопротивление будет неизменно, и от активной мощности, если реактивное сопротивление будет неизменно. При уменьшении активного сопротивления в цепи R-L угол, равный разности начальных фаз между входным напряжением и током, увеличивается и стремится к /2. При увеличении индуктивности в той же цепи угол уменьшается. При увеличении сопротивления в цепи R-C угол, равный разности начальных фаз между входным напряжением  и током, увеличивается и стремится к нулю. При уменьшении ёмкости угол так же уменьшается. На осциллографе наблюдали осциллограмму зависимости напряжения и тока от угловой частоты. Вектор напряжения на реактивном сопротивлении опережает вектор тока на угол /2.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69632. МАІ – метод аналізу ієрархій. Метод Сааті 202.5 KB
  Розрядність системи. Система може бути 32–ох та 64–ох розрядною. Звичайно, якщо розрядність більша, тим більше окремих функцій комп’ютера буде доступно для користувача. Тактова частота. Основна одиниця виміру частоти тактів у синхронних колах, що визначає кількість елементарних...
69633. Розроблення, аналіз та визначення адекватності прогнозованих адитивних моделей при прийнятті рішень 204 KB
  Проаналізувати вихідні дані та згладити їх методом ковзного середнього. Побудувати прогнозну модель з адитивною компонентою з урахуванням показників сезонності. Визначити адекватність моделі тренда. Зробити прогноз на найближчі 2 квартали.
69634. Обчислення пропускної здатності каналу зв’язку 126 KB
  Якщо вважати що канал зв’язку це сукупність засобів призначених для передачі інформації від джерела повідомлень до адресата то під пропускною здатністю каналу зв’язку можна вважати його максимальну швидкість передачі інформації.
69635. Особливості застосування ентропії 283 KB
  Поняття ентропії Ентропія в теорії інформації міра хаотичності інформації невизначеність появи будь якого символу первинного алфавіту. Якщо ж врахувати що деякі поєднання символів зустрічаються дуже рідко то невизначеність ще більше зменшується у цьому випадку говорять...
69637. Обчислення кількості інформації при передачі повідомлень по дискретному каналу 173 KB
  Задача визначення кількості інформації або інформаційних втрат при передачі повідомлень по каналах зв’язку з завадами є однією з центральних в теорії інформації, оскільки практично не існує системи передачі без апаратних завад або завад у каналі зв’язку.
69638. Обчислення швидкості передачі інформації і пропускної здатності каналів зв’язку 63 KB
  Обчислення швидкості передачі інформації і пропускної здатності каналів звязку В умовах відсутності завад швидкість передачі інформації визначається кількістю інформації що переноситься символом повідомлення за одиницю часу і рівна де...
69639. Інформація, дані, повідомлення, сигнали. Канали передачі даних і їх класифікація. Кількісна оцінка інформації 338 KB
  Певна сукупність даних отриманих від джерела інформації називається повідомленням. При цьому використовуються як спеціальні виділені лінії звязку які використовуються при передачі інформації на невеликі відстані до 10 км так і лінії звязку мереж загального користування.