Лабораторные работы по электротехнике

Графика
Разьемные соединения
Соединение шпилькой
Эскизирование деталей
Машиностроительное черчение
Начертательная геометрия
Контрольная по математике
Матрицы
Математический анализ
Вычисление интеграла
Методические указания
Экономические задачи
Физика, ТОЭ
Электроника полупроводников
Оптоэлектроника
Примеры выполнения курсовой работы по электротехнике
Лабораторные работы по электротехнике
Регулирование тока и напряжения приемника
Исследование резонанса напряжений
Исследование резонанса токов
Исследование пассивного четырехполюсника
Активная мощность цепи синусоидального тока
Цепи синусоидального тока с конденсаторами
Реактивное сопротивление конденсатора
Последовательное соединение конденсаторов
Реактивная мощность конденсатора
Цепи синусоидального с катушками индуктивности
Параллельное соединение катушек индуктивности
Последовательное соединение резистора и конденсатора
Последовательное соединение резистора и катушки индуктивности
Мощности в цепи синусоидального тока
Трансформаторы
Трехфазные цепи синусоидального тока
Аварийные режимы трёхфазной цепи
Переходные процессы в линейных электрических цепях
Затухающие синусоидальные колебания в R-L-C контуре
Исследование магнитного поля
Сопромат
Задачи по сопротивлению материалов
Строительная механика
Геометрические характеристики плоских сечений
Расчет балок на жесткость
Упругие колебания систем
Энергетика
Атомная энергетика
Электроэнергетика
Системы теплоснабжения
Эксплуатация газотурбинных электростанций
Малая гидроэнергетика
Развитие нетрадиционной энергетики
Гелиоэнергетика
Геотермальная энергия
Энергия Мирового океана
Проектирование систем геотермального теплоснабжения
Расчет ветродвигательных установок
Туризм
История абстрактного искусства
Куда поехать?
Остров Пасхи
Испания
Канарские острова
Мальдивские острова
Шоппинг
Экскурсии в Мале
Зоны серфинга и близлежащие острова

Курорт Four Seasons на острове Куда Xypaa

Последовательное соединение резистора и катушки индуктивности

Общие сведения

Когда к цепи (рис. 6.3.1) с последовательным соединением резистора и катушки индуктивности подается переменное синусоидальное напряжение, один и тот же синусоидальный ток имеет место в обоих компонентах цепи.

Рис. 6.3.1

Между напряжениями UR, UL и U существуют фазовые сдвиги, обусловленные индуктивным реактивным сопротивлением XL катушки. Они могут быть представлены с помощью векторной диаграммы напряжений (рис. 6.3.2).

Рис. 6.3.2

Рис. 6.3.3

Фазовый сдвиг между током I и напряжением на резисторе UR отсутствует, тогда как сдвиг между этим током и падением напряжения UL на катушке индуктивности равен 900 (ток отстает от напряжения). При этом сдвиг между полным напряжением U цепи и током определяется соотношением между сопротивлениями XL и R. Разделив все стороны треугольника напряжений на ток, получим треугольник сопротивлений (рис. 6.3.3), в котором Z представляет собой так называемое полное сопротивление цепи.

Из-за фазового сдвига между током и напряжением в цепях, подобных данной, простое арифметическое сложение напряжений на отдельных элементах как в последовательной чисто резистивной цепи, невозможно. Только в векторной форме U = UR +UL. Расчет ведется по следующим формулам, вытекающим из векторной диаграммы и треугольника сопротивлений.

Действующее значение полного напряжения цепи

U = Z × I

Полное сопротивление цепи

;

Z = U ¤ I

Активное сопротивление цепи

R = Z × cos j

Индуктивное реактивное сопротивление цепи

XL = Z × sin j

Угол сдвига фаз

j = arctg (ХL ¤ R)

Экспериментальная часть

Задание

Для цепи с последовательным соединением резистора и катушки индуктивности измерьте действующие значения падений напряжения на резисторе UR и катушке UL и ток I. Вычислите фазовый угол j, полное сопротивление цепи Z, индуктивное реактивное сопротивление XL и фазовый сдвиг между полным напряжением цепи U и падением напряжения на катушке UL. Активным сопротивлением катушки ввиду его малой величины можно при этом пренебречь.

Порядок выполнения работы

Соберите цепь согласно схеме (рис. 6.3.4), подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения и установите его параметры: U = 5 В, f = 200 Гц. В качестве индуктивности с малым активным сопротивлением используйте катушку трансформатора 300 витков, вставив между подковами разъемного сердечника полоски бумаги в один слой (немагнитный зазор).

Рис. 6.3.4

Выполните измерения тока и напряжений, указанных в табл. 6.3.1. Если измерения производятся виртуальными приборами, то измерьте также R, j, XL, Z.

Таблица 6.3.1.

U, B

UL, B

UC, B

I, мА

j, град

R, Ом

XL, Ом

Z, Ом

Примечание

Расчет

Вирт. Изм

Вычислите j = arctg (UL ¤ R), Z = U ¤ I, XL = UL ¤ I, занесите результаты вычислений в табл. 6.3.1 и сравните с результатами виртуальных измерений, если они есть.

Выберите масштабы и постройте векторную диаграмму напряжений (рис. 6.3.5) и треугольник сопротивлений (рис. 6.3.6).

Рис. 6.3.5 Рис. 6.3.6


Параллельное соединение резистора и катушки индуктивности

Когда к цепи (рис. 6.4.1) с параллельным соединением резистора и катушки подается переменное синусоидальное напряжение, одно и то же напряжение приложено к обоим компонентам цепи.

Рис. 6.4.1

Общий ток цепи I разветвляется на ток в катушке IL (индуктивная составляющая общего тока) и ток в резисторе IR (активная составляющая).

Между токами I, IL и IR существуют фазовые сдвиги, обусловленные индуктивным реактивным сопротивлением XL катушки. Они могут быть представлены с помощью векторной диаграммы токов (рис. 6.4.2).

Рис. 6.4.2

Рис. 6.4.3

Фазовый сдвиг между напряжением U цепи и током в резисторе IR отсутствует, тогда как ток в катушке IL всегда отстает от напряжения цепи (или тока в резисторе IR) на 900. При этом сдвиг между полным током I и напряжением цепи U определяется соотношением между проводимостями BL и G.

Разделив каждую сторону треугольника токов на напряжение, получим треугольник проводимостей (рис. 6.4.3), в котором Y представляет собой так называемую полную проводимость цепи, G – активную, а BL – реактивную (индуктивную) проводимости.

Из-за фазового сдвига между током и напряжением в цепях, подобных данной, простое арифметическое сложение действующих или амплитудных значений токов в параллельных ветвях, как в параллельной чисто резистивной цепи, невозможно. Только в векторной форме I = IR +IL. Расчет ведется по следующим формулам:

Действующее значение полного тока цепи

,

I = U ¤ Z = UY .

Полная проводимость цепи

,

Y = 1 ¤ Z ,

где Z - полное сопротивление цепи.

Угол сдвига фаз

j = arctg (I L ¤ IR) = arctg (BL ¤ G).

Активное сопротивление цепи

G = Y × cos j\

Реактивное сопротивление цепи

B = Y × sin j.

Экспериментальная часть

Задание

Для цепи с параллельным соединением резистора и катушки индуктивности измерьте действующие значения тока в резисторе IR и катушке IL, полный ток I и вычислите угол сдвига фаз j, полное сопротивление цепи Z и индуктивную реактивную проводимость BL.

Порядок выполнения работы

Соберите цепь согласно схеме (рис. 6.4.4), подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения и установите его параметры: U = 5 В, f = 200 Гц. В качестве индуктивности с малым активным сопротивлением используйте катушку трансформатора 300 витков, вставив между подковами разъемного сердечника полоски бумаги в один слой (немагнитный зазор).

Рис. 6.4.4

Выполните измерения U, I, IL, IR и занесите результаты в табл. 6.4.1. Если измерения производятся виртуальными приборами, то измерьте также R, j, XL, Z и вычислите G = 1/R, BL = 1/XL и Y = 1/Z. Занесите эти результаты в строку «виртуальные измерения» табл. 6.4.1.

Таблица 6.4.1.

U, B

I, мА

IL, мА

IR, мА

j, град

G, 1/Ом

BL, 1/Ом

Y, 1/Ом

Примечание

Расчет

Вирт. изм

Вычислите j = arctg (I L ¤ I R ); Y = I ¤ U; G = IR ¤ U ; BL = IL ¤ U.

Занесите результаты вычислений в таблицу и сравните с результатами измерений виртуальными приборами, если они есть.

Выберите масштаб и постройте векторную диаграмму токов (рис. 6.4.5) и треугольник проводимостей (рис. 6.4.6).

Рис. 6.4.5 Рис. 6.4.6

Начертательная геометрия, физика полупроводников