Исследование электрической цепи переменного тока с активным и индуктивным сопротивлениями
Лабораторная
работа
Исследование
электрической цепи переменного тока с активным и индуктивным сопротивлениями
Цель работы: Ознакомиться с процессами,
происходящими в простейших электрических цепях переменного тока, содержащих
последовательное соединение активные и индуктивные сопротивления. Измерить
общую силу тока, мощность и напряжение на отдельных участках цепи.
Оборудование и аппаратура: амперметр переменного
тока на 5А - 1 шт.
вольтметр переменного тока на 150В - 3 шт.
ваттметр однофазный на 127В, 5А - 1 шт.
резистор проволочный 30Ом, 3А - 1 шт.
катушка индуктивности (медный провод площадью
сечения 1,5 - 2,5 мм²) - 1шт.
рубильник двухполюсной на 25А, 250В - 1шт.
провода соединительные площадью сечения 2,5мм,
длиной 1,5м, многожильные - 10 шт.
источник питания однофазный, переменного тока,
частотой 50 Гц, напряжением 127В
Порядок выполнения работы.
1. Собрать схему, показанную на рис. 1.
Включить ее в сеть и измерить напряжение на активном и индуктивном
сопротивлениях при различной силе тока, протекающего по цепи. Результаты
измерений записать в таблицу 1.
2. По результатам измерений вычислить R,
XL, Z.
. По результатам измерений построить
треугольник сопротивлений R,XL, Z и найти угол сдвига фаз φ.
. Вычислить значение коэффициента
мощности при различных токах в цепи.
. Вычислить значение полной, активной и
реактивной мощностей. Построить векторную диаграмму напряжений.
. Составить отчет.
Рис. 1
Таблица
1
Показания
приборов
|
Результаты
вычислений
|
U1
|
U2
|
U3
|
P
|
I
|
f
|
z
|
XL
|
R
|
L
|
φ
|
cosφ
|
S
|
Q
|
P
|
В
|
В
|
В
|
Вт
|
А
|
Гц
|
Ом
|
Ом
|
Ом
|
Гн
|
Рад
|
-----
|
ВА
|
Вар
|
Вт
|
40
|
15
|
28
|
17,5
|
0,5
|
50
|
80
|
38,72
|
70
|
0,123
|
28º54'
|
0,875
|
20
|
9,68
|
17,5
|
40
|
10
|
21
|
0,6
|
50
|
66,7
|
32,28
|
58,34
|
0,103
|
28º54'
|
0,875
|
24
|
11,62
|
21
|
40
|
20
|
35
|
26,3
|
0,7
|
50
|
57,1
|
19,66
|
53,7
|
0,063
|
20º6'
|
0,939
|
28
|
9,632
|
26,3
|
. Определяем полное сопротивление цепи:
Определяем полную мощность:
Определяем углы сдвига фаз:
Тогда=Z·cos
Определяем реактивную мощность:
;
Построение векторной диаграммы.
Масштаб: 1см - 0,2 А и Мр=5ВА/см.
Значит 0,5А/0,2А/см=2,5см.
. Определяем полное
сопротивление цепи:
Определяем полную мощность:
Определяем углы сдвига фаз:
Тогда
=Z·cos;
Определяем реактивную мощность:
;
цепь ток напряжение
мощность
Построение векторной диаграммы.
Масштаб: для тока 1см - 0,2А и для
мощностей 1см - 5 ВА.
Ток 0,6А / 0,2А см = 3 см
Мощности: P = 21 Вт/5ВА/см = 4,2
см,= 11,62 Вар / 5ВА / см = 2,3см;
. Определяем полное
сопротивление цепи:
Определить полную мощность:
Определяем углы сдвига фаз:
.
=Z·cos;
Определяем реактивную мощность:
;
Построение векторной диаграммы
Масштаб: для тока 1см - 0,2А и для
мощностей 1см - 5 ВА.
Ток 0,7А / 0,2А см = 3,5 см
Мощности: P = 26,3Вт/5ВА/см = 5,3
см,= 9,629 ВАр/5ВА/см = 2 см;
Контрольные вопросы
. Чему равно индуктивное
сопротивление, и в каких единицах его измеряют?
. Чему равно мгновенное напряжение
на индуктивности L и на активном сопротивлении R, если по ним протекает ток?
. Чему равна угловая частота, и в
каких единицах ее измеряют?
. Чему равно действующее значение
синусоидальных токов и напряжений, если известны их амплитудные значение?
. Что такое активное и реактивная
мощности однофазной цепи первого тока и в каких единицах ее измеряют?
. Чему равна полная мощность
однофазной цепи переменного тока, и в каких единицах ее измеряют?
. Что такое коэффициент мощности?
Ответы на контрольные вопросы.
1.
При этом полный, а I
действующее значение.
будет меньше максим.
. Угловая частота определяется по
выражению ω=2(рад/с)
. Действие синусоидальных токов и
напряжений в корень из 2 раз меньше амплитуды и определяется
. P=UIcosφ (Вт) или P=I²(R+R) (Вт)= (ВАр) или
Q=UIsinφ
(ВАр)
6. S=UI (ВА)
или
S=I²Z
(ВА)
7. Коэффициент мощности:
cosφ=
Вывод:
Ознакомились с процессами, происходящими в
простейших электрических цепях переменного тока, содержащих последовательное
соединение активные и индуктивные сопротивления. Измерили общую силу тока,
мощность и напряжение на отдельных участках цепи.