ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 «ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ»

1. Цель работы: приобретение навыков сборки простых электрических цепей, измерение напряжений на отдельных участках цепи, изучение свойств цепей при последовательном соединении активных и реактивных элементов, знакомство с явлением резонанса напряжений, построение векторных диаграмм.

2. Порядок выполнения работы:

1. Изучить главу «Описание оборудования».

2. Изучить теоретические основы по материалам лекций или перечню рекомендованной преподавателем литературы.

3. Убедиться, что выключатель модулей стенда находится в положении «ВЫКЛ».

4. По указанию преподавателя, выбрать модули для выполнения текущего задания. Расставить их на лабораторной стойке так, чтобы было удобно проводить эксперимент. Подготовить соединительные провода (перемычки), входящие в комплект поставки.

5. Подключить модули к сети ~220В 50Гц.

6. Соединить модули согласно принципиальной электрической схеме или схеме соединений.

7. Провести эксперимент.

8. Отключить модули от сети ~220В 50Гц.

9. Составить отчет по лабораторной работе.

3. Порядок проведения эксперимента:

В работе используются:

· модули: «Источник питания», «Измеритель мощности», «Нелинейные и реактивные элементы», «Мультиметры», «Резисторы/ Активная нагрузка»;

1. Собрать электрическую цепь (рис. 4.1). Установить в соответствии с вариантом (табл. 4.1) значения сопротивления резистора R1 и емкость конденсатора С.

Рисунок 4.1 Исследование электрической цепи переменного тока с последовательным соединением элементов

Таблица 4.1

2. Подсоединить параллельно конденсатору С дополнительный проводник (исключив этим конденсатор из цепи). Предъявить схему для проверки преподавателю.

3. Включить питание модулей стенда и произвести измерения указанных в таблице 4.2. величин в цепи с последовательным соединением резистора R1 и катушки LK. Перед измерением напряжения перевести измеритель напряжения в режим измерения переменного напряжения «~». Результаты измерений занести в табл. 4.2.

4. Выключить электропитание модулей стенда, подсоединить параллельно катушке LK дополнительный проводник (исключив этим катушку из цепи). Предъявить схему для проверки преподавателю.

5. Включить электропитание модулей стенда и произвести измерения, указанных в таблице 4.2, величин для цепи с последовательным соединением резистора R1 и конденсатора XC. Результаты измерений занести в табл. 4.2. Выключить электропитание модулей стенда, убрать дополнительный проводник.

Таблица 4.2.

6. В цепи с последовательным соединением резистора R1, катушки LK и конденсатора C, изменяя величину емкости конденсатора С с помощью галетного переключателя модуля реактивных элементов, добиться наибольшего показания амперметра, то есть обеспечить состояние цепи близкое к резонансу напряжений. Результаты измерений занести в табл. 4.2.

7. Уменьшая и увеличивая величину емкости конденсатора С (от резонансного значения) добиться существенного изменения величины тока и провести измерения указанных в таблице величин для двух новых состояний цепи. Результаты измерений занести в табл. 4.2. Выключить электропитание модулей стенда.

8. Для цепи с последовательным соединением трех элементов (R1, LK, C) по результатам измерений определить полную мощность цепи S и отдельных участков SR, SK ,SC , активные мощности резистора и катушки индуктивности PR и PK, а также полное Z, активное R и реактивное X сопротивления всей цепи. Результаты расчета занести в табл. 4.3.

Таблица 4.3

9. Проверить баланс активных мощностей в цепи.

10. По результатам измерений для исследованных цепей вычислить значение коэффициента мощности сosϕ и угла сдвига фаз, построить в масштабе векторные диаграммы и объяснить их различие.

11. Объяснить влияние величины емкости конденсатора на режим работы исследованной цепи.

12. Сделать вывод о применении 2-го закона Кирхгофа в цепях переменного тока.

 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 «ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ»

1. Цель работы: ознакомиться с особенностями параллельного соединения активных и реактивных элементов в цепи переменного тока, явлением резонанса токов, повышением коэффициента мощности, применением 1-го закона Кирхгофа в цепях переменного тока.

2. Порядок выполнения работы:

1. Изучить главу «Описание оборудования».

2. Изучить теоретические основы по материалам лекций или перечню рекомендованной преподавателем литературы.

3. Убедиться, что выключатель модулей стенда находится в положении «ВЫКЛ»

4. По указанию преподавателя, выбрать модули для выполнения текущего задания. Расставить их на лабораторной стойке так, чтобы было удобно проводить эксперимент. Подготовить соединительные провода (перемычки), входящие в комплект поставки.

5. Подключить модули к сети ~220В 50Гц.

6. Соединить модули согласно принципиальной электрической схеме или схеме соединений.

7. Провести эксперимент.

8. Отключить модули от сети ~220В 50Гц.

9. Составить отчет по лабораторной работе.

3. Порядок проведения эксперимента:

В работе используются:

· модули: «Источник питания», «Измерительные приборы», «Нелинейные и реактивные элементы», «Измеритель мощности», «Резисторы/ Активная нагрузка»;

3.1 Собрать электрическую цепь с параллельным соединением резистора R1, катушки Lк и конденсатора C (рис. 5.1), установив в соответствии с заданным вариантом значения сопротивления резистора R1 и емкости конденсатора С (табл. 5.1). Включение отдельных ветвей осуществлять с помощью соответствующих проводников. Предъявить схему для проверки преподавателю.

Таблица 5.1

3. Включив электропитание модулей стенда (перевести в положение «Вкл.» выключатель питания) исследовать цепь. Для этого, по показаниям ваттметра и измерительных приборов, измерить напряжение на входе цепи, активную мощность цепи, токи в ветвях и ток, потребляемый от источника питания. Результаты измерений занести в табл. 5.2.

4. Исследовать влияние емкости С, включенной параллельно индуктивной катушке Lк, на величину потребляемого от источника питания тока. Для этого подключить параллельно катушке Lк конденсатор С. Установить такое значение емкости С, при котором от источника потребляется минимальный ток (состояние цепи, близкое к резонансу токов). Измерить при этом токи в ветвях и ток, потребляемый из сети. Результаты занести в табл.5.2. Уменьшая и увеличивая значение емкости конденсатора С относительно резонансного значения добиться существенного изменения величины общего тока. При этом измерить токи на всех участках цепи, напряжение и активную мощность цепи. Результаты занести в табл. 5.2.

Рисунок 5.1 Исследование электрической цепи переменного тока с параллельным соединением элементов

Таблица 5.2

5. По опытным данным построить в масштабе векторные диаграммы для каждого опыта, отметив на диаграммах для каждого случая угол сдвига фаз ϕ между напряжением и током, потребляемым от источника питания.

6. Сделать выводы о применении 1-го закона Кирхгофа в цепях переменного тока, о влиянии параллельно включенных потребителей друг на друга, влиянии величины емкости конденсатора на величину активной мощности цепи Р, тока I, потребляемого от источника питания, а также на коэффициент мощности цепи, объяснив это влияние.