Лабораторная работа № 4 исследование электрических цепей переменного тока с реальной катушкой индуктивности
Цель работы – изучение экспериментальных и расчётных методов анализа простых электрических цепей переменного тока, содержащих катушку индуктивности.
Программа работы
1. Выполнить задание на подготовку к лабораторной работе.
2. Исследовать электрическую цепь, состоящую из последовательного соединения резистора и катушки индуктивности.
3. Исследовать электрическую цепь, состоящую из параллельного соединения резистора и катушки индуктивности.
Описание лабораторной установки
В работе исследуются две электрические цепи, состоящие из последовательного и параллельного соединения реостата и реальной катушки индуктивности (рис.2 и рис.3). Схема замещения реальной катушки индуктивности состоит из идеальной индуктивности Lк и активного сопротивления Rк. Соответствующие измерительные приборы служат для измерения падений напряжений на участках последовательной цепи и токов в параллельных ветвях. Исследуемая цепь подключается к выходным зажимам комплекта измерительных приборов К-505. Напряжение, подаваемое на исследуемую электрическую цепь, регулируется с помощью лабораторного автотрансформатора Т, входные зажимы которого подключаются к автоматическому выключателю QF (рис.1).
рис. 1
рис. 2 рис. 3
Задание на подготовку к лабораторной работе
1. Изучить разделы курса электротехники, в которых рассматриваются методы анализа электрических цепей переменного тока с реактивными элементами.
2. Подготовить бланк протокола, соответствующий программе выполнения лабораторной работы.
3. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
Порядок выполнения экспериментальной части
1. Ознакомиться с оборудованием и измерительными приборами, необходимыми для проведения эксперимента.
2. Собрать электрическую цепь, соответствующую схеме замещения (рис.1), подключив для исследования последовательную цепь (рис.2). Собранную схему показать преподавателю или лаборанту.
Движок автотрансформатора Т установить в нулевое положение.
3. По вольтметру РV комплекта К-505 с помощью автотрансформатора Т выставить заданное преподавателем напряжение U 100 - 200 В.
Изменяя сопротивление реостата R выполнить три опыта при U1 = U2, U1 > U2, U1 < U2. В каждом опыте измерить U, U1, U2, I, P и результаты занести в таблицу 1. Входное напряжение во всех опытах поддерживать одинаковым.
4. Подключить для исследования параллельную цепь (рис.3). Установить заданное преподавателем для данного опыта напряжение U и измерить I, I1, I2 и Р. Результат измерений занести в таблицу 2.
5. По результатам первых трёх опытов вычислить значения сопротивлений реостата R и параметры катушки Lк и Rк , а также коэффициент мощности cos и угол . Построить три векторные диаграммы напряжений методом засечек (см. Приложение). По результатам опыта с параллельной цепью построить векторную диаграмму токов методом засечек (см. Приложение).
6. Убедиться в невыполнении законов Кирхгофа для действующих значений токов и напряжений.
7. По результатам физического эксперимента сделать выводы.
Таблица 1
U | U1 | U2 | I | P | R | Lк | Rк | cos | |
В | В | В | А | Вт | Ом | Гн | Ом |
| градус |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2
U | I | I1 | I2 | P | R | cos | |
В | А | А | А | Вт | Ом |
| градус |
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1. Записать комплексное сопротивление реальной катушки индуктивности.
2. Как объяснить увеличение сопротивления катушки переменному току по сравнению с её сопротивлением постоянному току?
3. Как экспериментально определить параметры катушки zк, Rк, Lк.
4. Как построить векторную диаграмму для последовательного соединения резистивного R и индуктивного L элементов?
5. Как построить векторную диаграмму для параллельного соединения резистивного R и индуктивного L элементов?
6. Как определить коэффициент мощности катушки?
7. Как определить коэффициент мощности всей цепи? Что он характеризует?
ПРИЛОЖЕНИЕ
1. Анализ последовательной цепи ведётся с помощью следующих формул:
2. Анализ параллельной цепи ведётся с помощью формул :
3. Векторные диаграммы последовательной цепи (рис.2) строят методом засечек с помощью, циркуля и линейки в соответствии с уравнением .
Расположив произвольно вектор тока I, отложить в этом же направлений в масштабе напряжения вектор напряжения U1 на активном сопротивлении R. Из конца вектора напряжения U1 в сторону опережения тока I сделать засечку радиусом, равным в масштабе напряжению U2. Из начала вектора напряжения U1 сделать засечку радиусом, равным в масштабе напряжению U. Точка пересечения двух засечек определяет положение векторов U, U2 и угол сдвига фаз между вектором приложенного напряжения U и вектором тока I.
4. Векторную диаграмму токов для параллельной цепи (рис.3) строят с помощью циркуля и линейки в соответствии с уравнением . Построение выполняют относительно вектора напряженияU. В направлении вектора напряжения U отложить в масштабе тока вектор I1. Из конца этого вектора сделать засечку радиусом, равным в масштабе току I2, в сторону отставания от вектора напряжения U, и т.д. (п.3).
- Электротехника
- Введение
- Лабораторная работа № 1 исследование двухпроводной линии передачи электрической энергии
- Лабораторная работа № 2 исследование активного двухполюсника
- Лабораторная работа № 3 исследование нелинейных электрических цепей постоянного тока
- Лабораторная работа № 4 исследование электрических цепей переменного тока с реальной катушкой индуктивности
- Лабораторная работа № 5 исследование режимов работы неразветвлённой электрической цепи переменного тока
- Лабораторная работа № 6 исследование режимов работы разветвленной электической цепи переменного тока
- Лабораторная работа № 7 исследование трехфазной цепи при соединении приемников звездой
- Лабораторная работа № 8 исследование трёхфазной цепи при соединии приемников треугольником
- Лабораторная работа № 9 исследование катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником
- Лабораторная работа № 10 исследование однофазного tpahсфорmatоpa
- Лабораторная работа №11 исследование генератора постоянного тока независимого возбуждения
- Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 12 исследование двигателя постоянного тока независимого возбуждения
- Лабораторная работа № 13 исследование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
- Лабораторная работа № 14 исследование однофазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
- Контрольное задание
- Порядок выполнения экспериментальной части
- Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 15 исследование однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя
- Лабораторная работа № 16 исследование тиристорного электропривода постоянного тока по системе тп - д
- Лабораторная работа № 17 маркировка зажимов статора асинхронного короткозамкнутого двигателя