Исследование электрической цепи переменного тока с активным и индуктивным сопротивлениями

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

. 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.