Разветвленная цепь переменного тока

 

1. Цель работы

 

Исследуется разветвленная цепь переменного тока и эквивалентная ей последовательная схема. Рассматривается анализ по закону  Ома.

 

2. Задание по расчету

 

2.1. Начертить схему исследуемой цепи согласно структуре (рис.3.1), но со всеми элементами, параметры которых даны в п. 7.

2.2. Рассчитать токи в ветвях по закону Ома (для чего необходимо найти комплексные сопротивления в каждой ветви (Z₁, Z₂, Z₃),  Z_ab и общее Z). Рассчитать активную P, реактивную Q и полную S мощности. Результаты занести в таблицу 3.1 (с учетом п. 5.1). Построить векторные диаграммы для напряжений и токов.

2.3. Проверить баланс активных и реактивных мощностей для электрической цепи переменного тока. Необходимые значения внести в таблицу 3.2.

2.4. Определить r_э и С_э при замене параллельного участка схемы между точками «а, b»  эквивалентной последовательной цепью. Найти значения   для всей последовательной электрической цепи. Полученные величины внести в таблицу 3.3.

        

Рис.3.1

Таблица 3.1

 

Параметры	Ом	Ом	Ом	Ом	Ом				P, Вт	Q, ВАР	S, ВА
Расчет
Опыт
Относительная погрешность,         %

 

Таблица 3.2

S = … P = … Q = …                                             

Параметры
Расчет
Опыт
Относительная погрешность,     %

 

Таблица 3.3

r_э = … С_э = …                                                           

Параметры
Расчет
Опыт
Относительная погрешность,        %

 

 

3. Описание экспериментальной установки

 

При исследованиях используются:

а) амперметры,

б) вольтметры,

в) фазометр (Bode Рlotter),

г) источник ЭДС и набор элементов цепи.

 

4. Программа экспериментальных исследований

 

4.1. Собрать схему (рис.3.1) для своего варианта с использованием приборов, указанных в п. 3 и методических указаниях (п. 5.2).

4.2. Измерить токи в ветвях (п. 5.3), комплексные сопротивления Z₁, Z₂, Z₃, Z_ab, Z (п. 5.4). По результатам измерений рассчитать P, Q, S. Заполнить таблицу 3.1.

4.3. Экспериментально проверить баланс активных и реактивных мощностей, оценить S. Все величины занести в таблицу 3.2.

4.4. Заменить параллельный участок цепи между точками «а, b» на последовательный с r_э и С_э, рассчитанными в п. 2.4. Измерить   внести в таблицу 3.3.

 

5. Методические указания

 

5.1. Комплексные числа в таблицах писать в показательной форме (модуль – сверху и ниже – аргумент (град)). Погрешности рассчитываются для модулей и для аргументов (отдельно).

5.2. В каждой ветви подключить амперметр, вольтметр, в неразветвленной части цепи и в ветви, содержащей C, добавить сопротивления 1 Ом (для измерения сдвига фаз).

5.3. Модули (действующие значения) токов, напряжений измеряются с помощью амперметров, вольтметров, а фазы – с использованием Bode Plotter. Например, ток - показание амперметра (рис.3.5); = 35,7° - показание Bode Plotter. Аналогично измеряются и комплексные напряжения.

5.4. Комплексное сопротивление    где   а   Эти фазы (, ) определены при измерениях напряжения и тока.

 

6. Содержание отчета

 

6.1. Цель работы.

6.2. Выполненное  задание по расчету (формулы, таблицы, 

векторные диаграммы).

6.3. Эксперимент, сравнение расчета с опытом.

6.4. Выводы.

7. Варианты задания

 

Параметры   № вар.		f Гц	Z1	Z2		Z3
			L мГн	r2 Ом	С2 мкФ	r3 Ом	С3 мкФ
1	5	1000	10	200			1
2	6	1000	10	100			1
3	7	1000	10	100			0,5
4	8	1000	10	200			0,5
5	9	500	10	200			1
6	10	500	10	100			1
7	5	500	10	100			0,5
8	6	500	10	200			0,5
9	7	1000	10		1	200
10	8	1000	10		1	100
11	9	1000	10		0,5	100
12	10	1000	10		0,5	200
13	8	500	10		1	200
14	6	500	10		1	100
15	7	500	10		0,5	200

 

 

Эксперимент

 

4.1. Экспериментальные схемы с использованием EWB представлены на рис.3.2 ¸ 3.9.

4.2. Опытная схема для измерения   дана на рис.3.2, тока  - рис.3.3, тока  - рис.3.4, напряжения  - рис.3.5, напряжения на индуктивности  - рис.3.6.

Комплексное сопротивление Z₁ определить, зная  и . Комплексное сопротивление Z₂ - из схем для  и . Комплексное сопротивление Z₃ - из схем для  и . Комплексное сопротивление Z_ab – из схем для  и  Опытные данные занести в таблицу 3.1.

4.3. Проверить баланс активных и реактивных мощностей можно на схеме (рис.3.7), внести в таблицу 3.2.

4.4. Схемы с последовательным эквивалентным участком представлены на рис.3.8, 3.9. Ток  определить по схеме –  рис.3.8, а баланс мощностей – рис.3.9.       

Рис.3.2

 

 

Рис.3.3

 

 

Рис.3.4

 

 

Рис.3.5

 

 

Рис.3.6

 

 

 

Рис.3.7

 

 

 

Рис.3.8

 

 

Рис.3.9

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.4