42175

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ

Лабораторная работа

Физика

Общие теоретические сведения В схеме рис.1 Векторная диаграмма этой схемы представлена на рис. Рис. Диаграмма представленная на рис.Ток совпадает по фазе с напряжением . Из точки О1 откладываем отрезок О1К = I2k /mI , по направлению вектора . Отрезок О1К является хордой круговой диаграммы . В масштабе mz откладываем по направлению отрезка О1К отрезок О1А = R2 /mz и из точки А под углом 900 к линии О1К проводим линию изменяющегося параметра AN’. Перпендикуляр, к линии изменяющегося параметра, опущенный из точки О1 совпадает по направлению с хордой.

Русский

2013-10-27

203 KB

19 чел.

PAGE  6

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ АКТИВНОГО И ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ

Цель работы: Экспериментальная проверка основных соотношений, характеризующих цепь переменного тока с параллельным соединением активного и емкостного (или активно-емкостного) сопротивлений.

Общие теоретические сведения

В схеме (рис. 5.1,а) общий ток, согласно первому закону Кирхгофа, равен геометрической сумме токов в параллельных ветвях:

       (5.1)

Векторная диаграмма этой схемы представлена на рис. 5.1, б. Здесь ток   совпадает по фазе с напряжением , а ток   опережает напряжение  на угол 900.

Рис.5.1. Разветвленная цепь RC (а) и ее векторная диаграмма (б) при C=const и R=var.

Если  = const,  a    изменяется от  0 до , сохраняя неизменным направление (1 = 0=const), то геометрическим местом концов вектора  является прямая линия AN’, проведенная из конца вектора    под углом к вектору  (угол 1 = 0).

Таким образом, уравнение (5.1) есть уравнение прямой линии в комплексной форме записи.

Диаграмма, представленная на рис. 5.1,б называется линейной диаграммой. Чтобы найти ток  для заданного значения  (или y1 = g1) надо на прямой AN’ отложить значение тока  в масштабе  mI (или значение g1, в масштабе  mg = mI /U). Полученную точку N соединить с точкой О.

При изменении емкости конденсатора в схеме (рис. 5.2,а) геометрическим местом концов вектора    является окружность, а уравнение:

 (5.2)

при  R2 = const  и  XC = var  является уравнением окружности в символической форме записи.

Если в разветвленной цепи сопротивление одной из ветвей (например  R1  в схеме рис. 5.2,а), а следовательно и ток в ней остаются неизменными, а ток в другой ветви изменяется по круговой диаграмме, то геометрическим местом концов вектора тока    также является дуга окружности.

Для построения круговой диаграммы задаемся масштабами по напряжению, току и сопротивлению – mu ; mI ; mz  и откладываем в принятых масштабах векторы    и   (рис. 5.2,б). Конец вектора    принимаем за начало О1 для построения круговой диаграммы  . Находим значение тока   при коротком замыкании на зажимах конденсатора, т.е. при  XС = 0

    (5.3)

Ток   совпадает по фазе с напряжением  . Из точки  О1  откладываем отрезок  О1К = I2k /mI , по направлению вектора  . Отрезок О1К является хордой круговой диаграммы  . В масштабе  mz  откладываем по направлению отрезка О1К отрезок  О1А = R2 /mz  и из точки  А  под углом 900  к линии О1К проводим линию изменяющегося параметра AN’. Перпендикуляр, к линии изменяющегося параметра, опущенный из точки О1 совпадает по направлению с хордой. Поэтому хорда О1К является и диаметром круговой диаграммы. Разделив отрезок О1К пополам, находим центр окружности С и проводим дугу окружности в сторону ,линии изменяющегося параметра.

Рис.5.2. Разветвленная цепь RC (а) и ее круговая диаграмма (б) при R1= const, R2=const и С=var.

Чтобы определить электрические величины при заданном значении ХС, надо отложить на прямой AN’ отрезок  АN = XC  /mz ; точку  N  соединить с точкой  О1  и точку  М  с точкой  О. Тогда электрические величины определяются:

 I1 = m1 *OО1                            I2 = m1 *О1М 

I = m1 *OМ                              S = mS *OМ

P = mP *OF                              Q = mQ *МF

 mр = mQ = mS = ml*U             cos = OF/OM

Рис.5.3. Вид активного окна  лабораторной работы №5.1. Исследование параллельной цепи RC  при R1=var.

Порядок выполнения работы

1. Выбрать в меню лабораторную работу “5.1. Исследование параллельной цепи RC  при R1=var” (рис.5.3). Параметры схемы устанавливает компьютер по шифру студента

2.. Исследовать схему при изменении сопротивления  R1  от  максимума  до  минимума (ток  I1  во  время  опыта  не должен превышать 1А). Результаты измерений записать в таблицу 5.1 (8-9 значений ).

Таблица 5.1

п/п

Измерено

Вычислено

   U

I

I1

I2

R1

Z

Z2

P

cos

Q

S

  В

А

А

А

Ом

Ом

Ом

Вт

-

вар

ВА

Формулы для расчетов:   R1 = U/I1 ;   Z = U/I ;   Z2 = XС = U/I2 ;   P = UI1 ;  cos  = P/UI ;   Q = UI2 ;   S = UI;   .

По данным таблицы 5.1 построить в одних осях координат зависимости I;  I1;  I2;  P;  cos = f (R1).

3. Построить линейную диаграмму токов. По указанию преподавателя для одного из замеров таблицы 5.1 найти по диаграмме значение тока I и сравнить его с измеренным.

4. Выбрать в меню лабораторную работу “5.2. Исследование параллельной цепи RC  при C=var” (рис.5.4). Параметры схемы устанавливает компьютер по шифру студента. Исследовать схему при изменении емкости С от максимального значения до нуля для 8-9 значений емкости  С. Результаты измерений записать в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

п/п

          Измерено

                            Вычислено

U

С

I

I1

I2

R1

Z2

XС

R2

Р

сos

Q

S

В

мкФ

А

А

А

Ом

Ом

Ом

Вт

Вт

-

вар

ВА

Формулы для расчетов:     R1 = U/I1 ;     XС = 1/C ;      = 314 1/C ;

Z2 = U/I2 ;     ;   

5. Результаты расчетов (табл.5.1 и табл.5.2) занести для проверки в таблицу 5.3 в компьютере (вызвав ее из меню);

          Таблица 5.3

     По данным табл.5.1

    По данным табл. 5.2

      XC

     C

     R1

   R2

    Ом

   мкФ

    Ом

  Ом

Рис.5.4. Вид активного окна  лабораторной работы №5.2. “Исследование параллельной цепи RC  при C=var

6. Построить круговую диаграмму для тока  I2  и для общего тока I. Рассчитать по круговой диаграмме активную и реактивную мощности, сравнить их с мощностями рассчитанными по формулам (таблица 5.2).

7. По данным таблицы 5.2 построить в одних осях координат зависимости:   I ;   I1 ;   I2 ;   P ;   cos = f (C).

8. Сделать вывод по проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Что такое сопротивление сложной ветви и проводимость ее и какая связь существует между ними ?

2. Как записывают уравнение прямой и окружности в комплексной форме записи?

3. Как строятся линейные и круговые диаграммы ?

4.Как находится эквивалентная проводимость параллельного соединения двух элементов?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74371. Методы нулевого порядка для решения УУН. применение метода Зейделя для решения УУН 165 KB
  В практических алгоритмах наиболее часто реализуется два метода нулевого порядка: методы Зейделя и Zматрицы. Метод Зейделя был первым методом примененным для расчета установившихся режимов ЭЭС на ЭВМ.26 Из формулы видно что вместо простейшего итерационного процесса метода Якоби метод Зейделя использует для вычисления каждой последующей переменной самые последние новые значения предыдущих переменных т.
74377. Алгоритм программы расчета установившихся режимов ЭС 71.5 KB
  В предыдущих разделах дана характеристика математического описания и основных этапов задачи расчета параметров установившихся режимов ЭС, имеющей самые разнообразные программные реализации.
74378. Изменение нагрузок на интервале времени. Графики электрических нагрузок и их характеристики. Получение графиков нагрузки 66 KB
  Получение графиков нагрузки. Суточные графики Суточные графики нагрузки в основном используются для планирования загрузки оборудования станций и электрических сетей. Суточные графики электрических нагрузок могут быть представлены с фиксацией спроса по каждому часу суток При изучении суточных графиков нагрузки необходимо иметь в виду следующее:График спроса энергосистемы формируется как сумма графиков спроса отдельных групп потребителей Составной частью графика нагрузки энергосистемы кроме спроса потребителей являются потери энергии при ее...
74379. Графики нагрузок по продолжительности. Потребляемая электроэнергия. Время использования наибольшей нагрузки 378.5 KB
  Графики нагрузок по продолжительности. Годовые графики активной и реактивной нагрузок по продолжительности построенные на основании суточных или месячных графиков нагрузок Для годовых графиков активной и реактивной нагрузок по продолжительности характерны следующие величины