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

63200. Роздробленість Київської Русі, політична роздробленість 27.35 KB
  Сизначати причини роздробленості Київської Русі її сутність та наслідки; розвивати в учнів уміння встановлювати причинно-наслідкові звязки працювати з джерелами інформації аналізувати історичний матеріал...
63201. Захист особистих немайнових і майнових прав 28.06 KB
  Мета: сформувати в учнів поняття про особисті немайнові та майнові права навчити їх розрізняти; розвивати вміння аналізувати ситуації і правильно їх оцінювати; виховувати в учнів розуміння цінності особи необхідності поваги і дотримання її прав.
63202. Політичний і соціально-економічний розвиток Київського, Чернігово-Сіверського та Переяславського князівств у середині XII - першій половині XIII століття 35.58 KB
  Київське князівство Географічне положення Київське князівство полянське Правобережжя землі древлян південнозахідні райони розселення дреговичів а також землі уличів у басейні Південного Бугу.
63205. Цивільно-правова відповідальність 24.03 KB
  Мета: ознайомити учнів з особливостями та порядком притягнення до цивільноправової відповідальності; сформувати розуміння можливої відповідальності за завдану шкоду; виховувати почуття відповідальності за свої дії.
63207. Спадкове право 27.55 KB
  Мета: розкрити основні поняття спадкового права; познайомити учнів з особливостями спадкового права з умовами відкриття спадщини й винесення права на спадщину; виховувати в учнів правову культуру та правову свідомість.