78166

Катушка, конденсатор и резистор в режиме синусоидального тока

Лабораторная работа

Физика

Видна разность фаз снимаемых сигналов; при увеличении частоты, у индуктивного сопротивления данная разность увеличивается, у емкостного уменьшается; у резистивного сопротивления разность фаз должна отсутствовать, однако из за погрешности измерения получена порядка 0.1 рад...

Русский

2017-10-18

163.5 KB

5 чел.

Министерство Образования и науки Украины

Севастопольский Национальный Технический университет

Кафедра технической кибернетики

Отчет

по лабораторной работе №3

«Катушка, конденсатор и резистор в режиме синусоидального тока»

Выполнил: ст. гр. А-22

Литус И.В.

Проверил: Быков С.П.

Севастополь

2011

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

В данной работе изучаются особенности применения катушки индуктивности, конденсатора и резистора в цепях синусоидального тока;

2 КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

2.1 Катушка индуктивности (дроссель) в режиме синусоидального тока может быть представлена двумя схемами замещения: последовательной и параллельной, рисунок 1.

а   б

Рисунок 2.1 – Схемы замещения катушки индуктивности

а) последовательная;

б) параллельная

Примечание – На рисунках 1, 4, 7 приняты обозначения элементов цепей, которые по умолчанию применяются и для обозначения номинальных значений соответствующих элементов. Например, конденсатор С имеет емкость С, катушка индуктивности L – индуктивность L, резистор r – сопротивление r.

Резистор r1 в последовательной схеме имеет смысл сопротивления обмотки катушки, на нем возникает напряжение потерь. Параметры элементов схем замещения можно определить по результатам измерения напряжения U, тока I и активной мощности P на катушке:

Угол разности фаз между напряжением и током на катушке определяют по формуле:

а   б

Рисунок 2.2 –Векторные диаграммы сопротивлений и проводимостей катушки индуктивности

а) последовательная схема;

б) параллельная схема

В последовательной схеме замещения катушки входное напряжение

состоит из суммы двух составляющих: активного и реактивного напряжений.

а   б

Рисунок 2.3 – Векторные диаграммы катушки индуктивности

а) для последовательной схемы;

б) для параллельной схемы

Активное напряжение (на сопротивлении обмотки катушки r1) совпадает по фазе с током: UА = r1I. Реактивное напряжение (на индуктивности катушки L1) опережает ток на 90 : UР = jx1/I . Векторная диаграмма последовательной схемы замещения показана на рисунке 3а.

В параллельной схеме замещения катушки входной ток состоит из суммы двух составляющих: активной и реактивной. Активный ток IА (протекающий через сопротивление r2) совпадает по фазе с напряжением U: IА = g2U . Реактивный ток IР (протекающий через индуктивность L2) отстает от напряжения U на 90 : IР = -jb2U. Векторная диаграмма параллельной схемы замещения показана на рисунке 3б.

Качество катушки определяется ее добротностью Q:

Q = х1/r1 = b2/g2 .

Между параметрами схем замещения существует взаимная связь:

r1r2 = x1x2 = z2 .  (2.1)

2.2 Конденсатор в режиме синусоидального тока может быть представлен двумя схемами замещения: последовательной и параллельной, рисунок 4.

а   б

Рисунок 2.4 – Схемы замещения конденсатора

а) параллельная;

б) последовательная

Резистор r1 в последовательной схеме имеет физический смысл сопротивления утечки изоляции между обкладками конденсатора: в нем возникает ток утечки. Параметры элементов схем замещения можно определить по результатам измерения напряжения U, тока I и активной мощности P на конденсаторе:

Угол разности фаз между напряжением и током на конденсаторе определяют по формуле:

На рисунке 5 показаны векторные диаграммы сопротивлений и проводимостей конденсатора.

а   б

Рисунок 2.5 –Векторные диаграммы сопротивлений

и проводимостей конденсатора

а) для параллельной схемы;

б) для последовательной схемы

В параллельной схеме замещения конденсатора входной ток состоит из суммы двух составляющих: активной и реактивной. Активный ток IА (протекающий через сопротивление утечки r2) совпадает по фазе с напряжением U:

IА = g2U . Реактивный ток IР (протекающий через емкость С2) опережает напряжение U на 90 : IР = jb2U. Векторная диаграмма токов в параллельной

а   б

Рисунок 2.6 – Векторные диаграммы токов и напряжений конденсатора

а) для параллельной схемы замещения;

б) для последовательной схемы замещения

В последовательной схеме замещения конденсатора входное напряжение состоит из суммы двух составляющих: активного и реактивного напряжений. Активное напряжение UА (на сопротивлении r1) совпадает по фазе с током I:

UА = r1I. Реактивное напряжение UР (на емкости С1) опережает ток I на 90 :

UР = -jx1/I . Векторная диаграмма последовательной схемы замещения представлена на рисунке 6б.

2.3 Резистор сам представляет свою схему замещения: напряжение и ток на нем совпадают по фазе, реактивное сопротивление равно нулю. Величину со противления резистора определяют из формул: r = P/I2 ; z = r =U/I .

4 Таблица с результатами эксперимента

R0=22 Ом

Таблица 1 –Экспериментальные и расчетные значения

Lх=25 мГн

Сх=100000нФ

rх=1500

Lх=25

Сх=10000

rх=1500

f = 1000 Гц

f = 10000 Гц

U12,В

0,44

0,27

0,3

0,38

0,38

0,44

U, В

2,25

6,2

4,5

6,2

5,95

3,8

I, мА

20

12,27

13,64

17,27

17,27

20

Р, мВт

41,85

22,8222

61,38

20,34406

6,16539

76

r1, Ом

104,63

151,59

329,91

68,21

20,67

190

z, Ом

112,5

505,2974735

329,912023

359,004053

344,528083

190

х1, Ом

41,33779264

482,02283

1,15547555

352,464617

343,907475

0

L1 или C1

0,000114827

0,001338952

3,2097E-06

9,7907E-05

9,553E-05

0

g2, Ом-1

0,008266667

0,00059371

0,00303111

0,00052924

0,00017415

0,00526316

r2, Ом

120,9677419

1684,324912

329,912023

1889,49502

5742,13472

190

b2, Ом-1

306,0728785

529,6956795

2,4296E+10

365,664973

345,149913

0

х2, Ом

0,003267196

0,001887876

4,1159E-11

0,00273474

0,00289729

0

y, Ом-1

0,008888889

0,001979032

0,00303111

0,00278548

0,00290252

0,00526316

L2 или С2

9,07554E-09

5,2441E-09

1,1433E-16

7,5965E-10

8,048E-10

0

, град (измер.)

21,2

72

0

79,2

86,4

0

, град (расчетн.)

22,09

74,32

0,21

80,98

88,68

0

Q

0,395085469

3,179779867

0,0035024

5,16734521

16,6380007

0

IA, мА

18,6

3,681

13,64

3,2813

1,0362

20

IР, мА

7,35

11,7

0

16,96

17,24

0

UА, В

2,0926

1,8600093

4,4999724

1,1779867

0,3569709

3,8

UР, В

0,83

5,91

0,02

6,09

5,94

0

5 Векторные диАграммы

Катушка,

Сопротивления и токи

Конденсатор,

Сопротивления и токи

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате эксперимента были определены :

- полные сопротивления реактивных элементов при различных частотах,

мощность выделяющаяся на элементах

построены соответствующие векторные диаграммы

Результаты эксперимента совпадают с теорией

видна разность фаз снимаемых сигналов;

при увеличении частоты, у индуктивного сопротивления данная разность увеличивается, у емкостного уменьшается;

у резистивного сопротивления разность фаз должна отсутствовать, однако из за погрешности измерения получена порядка 0.1 рад


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68880. ОСНОВНІ ФОНДИ І ВИРОБНИЧІ ПОТУЖНОСТІ ПІДПРИЄМСТВА 142 KB
  Амортизація основних фондів підприємства. Поняття класифікація і структура основних виробничих фондів. Залежно від характеру участі основних фондів у процесі виробництва розрізняють основні виробничі та невиробничі фонди.
68881. ОБОРОТНІ ФОНДИ ТА ОБОРОТНІ ЗАСОБИ ПІДПРИЄМСТВА 98 KB
  Оборотність оборотних засобів підприємства показники оборотності. Нормування оборотних засобів підприємства. Показники використання оборотних засобів підприємства та шляхи їх покращення.
68882. ФІНАНСОВІ ТА НЕМАТЕРІАЛЬНІ РЕСУРСИ ПІДПРИЄМСТВА 79.5 KB
  Поняття та класифікація фінансових ресурсів підприємства Фінансові ресурси це грошові кошти що є у розпорядженні держави підприємств господарських організацій і закладів які використовують для покриття витрат і утворення різних фондів та резервів. Одним із шляхів вирішення цієї проблеми крім збільшення...
68883. ІНВЕСТИЦІЙНА ДІЯЛЬНІСТЬ ПІДПРИЄМСТВА 62 KB
  Інвестиції у відтворення основних фондів і на приріст матеріально-виробничих запасів здійснюються у формі капітальних вкладень. У довідковій літературі поняття інвестиції трактують як довготермінове вкладення державного чи приватного капіталу в будьяке підприємство.
68885. Файли образів фрагментів екрану 36.5 KB
  Дані для побудови фрагментів, особливо, якщо їх багато, не завжди зручно зберігати у вигляді констант або отримувати алгоритмічним шляхом. Простіше за них записувати у файл, прочитувати в пам’ять і відображати на видимій або активній сторінці в потрібний момент.
68886. Перетворення на площині 83.5 KB
  Представлення графічних зображень здійснюється крапками і лініями. Можливість перетворення крапок і ліній є основою комп’ютерної графіки. При використанні комп’ютерної графіки можна змінювати масштаб зображення, обертати його, зміщувати і трансформувати для поліпшення наочності зображення об’єкту.
68887. Аффінне перетворення координат при моделюванні динаміки об’єктів 150 KB
  Перетворення координат графічних об’єктів використовуються вельми широко. Основні випадки: об’єкт описаний не в декартовій координатній системі зображення типових або таких, що повторюються деталей об’єкту побудова проекцій тривимірних об’єктів направлена деформація при синтезі нових форм мультиплікація.
68888. Перетворення в просторі 37 KB
  Будь-яке аффінне перетворення в тривимірному просторі може бути представлене у вигляді суперпозиції обертань, розтягувань, віддзеркалень і перенесень. Тому цілком доречно спочатку детально описати матриці саме цих перетворень (ясно, що в даному випадку порядок матриць повинен бути рівний чотирьом).