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

65572. Розвиток сільськогосподарської дослідної справи з польового кормовиробництва в Україні (30-ті роки – кінець ХХ століття) 180 KB
  Основою продовольчої безпеки та державності України повинно стати високоефективне, збалансоване сільське господарство, яке забезпечуватиме виробництво продуктів харчування в обсягах достатніх для потреб населення країни та формування необхідного експортного потенціалу.
65573. ЯБЛУНЕВИЙ КВІТКОЇД У СХІДНОМУ ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ. БІОЛОГІЯ, ЕКОЛОГІЯ І УДОСКОНАЛЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ІНТЕГРОВАНОГО ЗАХИСТУ 458.5 KB
  Метою досліджень було уточнення видового складу садових довгоносиків біології та екології яблуневого квіткоїда встановлення динаміки його чисельності та шкідливості у східному Лісостепу України а також удосконалення елементів інтегрованого захисту яблуні у промислових насадженнях для отримання високого врожаю.
65574. ЗАКОНОМІРНОСТІ ТЕПЛО-МАСООБМІННИХ ПРОЦЕСІВ ТА УДОСКОНАЛЕННЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРУ ВИРОБНИЦТВА ВОДНЮ З ВОДИ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ СПЛАВІВ 537 KB
  Розширення сфер застосування водню повязують з якісними змінами що відбуваються у даний час в хімічній машинобудівній металургійній промисловості та енергетиці. На даний момент сировиною для отримання водню є вуглеводні.
65575. ВПЛИВ ГЕОДИНАМІЧНИХ ЗОН ВУГЛЕНОСНОЇ ТОВЩІ НА ФОРМУВАННЯ ГЕОЛОГО-ЕКОЛОГІЧНИХ УМОВ ПРИ ЛІКВІДАЦІЇ ШАХТ 1.6 MB
  Разом з тим, при вирішенні такої актуальної проблеми вуглевидобувних регіонів України, як достовірне прогнозування негативних геолого-екологічних явищ і процесів, обумовлених ліквідацією шахт, подібні дослідження не отримали широкого поширення.
65576. ПЕДАГОГІЧНІ УМОВИ ФОРМУВАННЯ ДИДАКТИЧНОЇ КОМПЕТЕНТНОСТІ МАЙБУТНІХ ВИКЛАДАЧІВ ВИЩИХ АГРАРНИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ 213.5 KB
  Потреба в удосконаленні дидактичної компетентності власної педагогічної майстерності. Зовнішній чинник: потреба ВНЗ у викладачах з високим рівнем педагогічної майстерності Мета: сформувати дидактичну компетентність майбутніх викладачів аграрних ВНЗ Методологічні підходи...
65577. КОМП’ЮТЕРИЗОВАНА СИСТЕМА КОМЕРЦІЙНОГО ОБЛІКУ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ ТА ЇЇ МЕТРОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ 531 KB
  Зі створенням Оптового Ринку Електричної Енергії що складається з незалежних акціонерних компаній державні електричні компанії та державні акціонерні електричні компанії незалежного регулюючого органу Національна комісія з питань регулювання електроенергетики України...
65578. РЕГІОНАЛЬНІ ОСОБЛИВОСТІ РОЗВИТКУ ТРАНСКОРДОННОГО СПІВРОБІТНИЦТВА 536.5 KB
  Сучасний період світової історії що характеризується новітніми тенденціями євроінтеграції та глобалізації відзначився новим поглядом країн на потреби особливості та потенціал розвитку своїх територій.
65579. СИСТЕМА ПІДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦІЇ ПРОЦЕСУ КЕРУВАННЯ РУХОМ ДИЗЕЛЬ-ПОЇЗДА 297 KB
  Тому розробка з метою автоматизації процесів керування системи підтримки прийняття рішень для машиніста дизельпоїзда вітчизняного виробництва з новим тяговим електроприводом на основі асинхронних двигунів є безсумнівно актуальним завданням що визначає напрямок...
65580. Обгрунтування параметрів землезберігаючих технологій при відкритій розробці розсипних родовищ титанових руд і бурштину 238.5 KB
  Карєри фабрики збагачення і хвостосховища будуються на значній відстані одне від одного що погіршує технікоекономічні показники підприємств. Метою роботи є обґрунтування параметрів землезберігаючих технологій відкритої розробки обводнених розсипних родовищ...