С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ R,L,C.

Цель работы - проверить выполнение законов Кирхгофа, построить по опытным данным векторные диаграммы, рассчитать активную, реактив­ную и полную мощности цепи; проверить на опыте условия резонанса токов.

4.1. Пояснения к работе

При параллельном соединения элементов в цепи переменного тока вектор тока в неразветвлённой части цепи равен сумме векторов токов ветвей, а сумма векторов напряжений элементов ветвей равна вектору напряжения, приложенного к цепи. Длины векторов берут равными в масштабе показа­ниям прибора. Масштабы для токов и напряжений выбирают разными.

Рассмотрим пример построения векторной диаграммы цепи (рис. 4.1,б), Строят оси под углами ₁ и ₂ проводят векторы токов I₁ и I₂

 

 

в результате сложения I₁ и I₂ получают вектор I. Под углом ₁ проводят вектор U_RK, под углом -90⁰ к нему строят U_L, как сумму U_RK и U_L находят U_K. Из конца U_Kпод углом ₁ к действительной оси проводят U_R1, конец которого должен совпадать с концом вектора U.

Под углом ₂ проводят вектор U_R2 и из конца U_R2 под уг­лом -90° к нему проводят вектор U_С конец вектора U_С должен совпасть с концом вектора U .

4.2. Выполнение работы

4.2.1. Подготовка к работе

При подготовке к лабораторной работе студент обязан выполнить следующие требования: изучить по материалам лекций и учебников тему "Цепи синусоидального тока с параллельным соединением элементов"; освоить построение векторных диаграмм для цепей с последовательным соединением элементов R,L,C, получить у преподавателя номер варианта (табл. 4.6) и заполнить табл. 4.1; приготовить протокол по указанной форме. В протоколе изобразить монтажные схемы исследуемых цепей.

 

 

 

б) Рис. 4.1. Схема цепи с параллельным соединением R, L, С (а) и векторная диаграмма этой цепи (б).     4.2.2. Выполнение исследований   I. Собрать цепь с параллельным соединением R, С (рис. 4.2). Подключить цепь с помощью проводников к выходу "Блок переменного напря­жения". Переключатель частота установить в положение "2 Кгц", переклю­чатель формы сигнала установить в положений "Синусоида ". 2. Включить тумблер "Сеть" и ручкой "Напряжение" установить 7 .. 10 В. Измерить токи I, IR, IC ; данные измерений занести в табл. 4.2. Снять напряжение, выключить сеть. 3. Собрать цепь (рис. 4.3), подать на цепь напряжение 10 В, из­мерить напряжения на резисторе R1 и катушке, данные измерений за­нести в табл. 4.3. Снять напряжение, выключить сеть. 4. Собрать цепь (рис. 4.4). Подать на цепь напряжение 10...I5B. Измерить токи I, I1, I2 , напряжения на элементах ветвей, данные из­мерений занести и табл. 4.4. 5. Собрать цепь (рис. 4.5). Конденсатор переменной емкости С4 подключить с помощью проводников. Подать на цепь напряжение 5...7В, Переключать емкость конденсатора С4 до тех пор, пока ток в неразветвленной части цепи достигнет минимального значения, после чего изме­рить токи в обоих ветвях.

 

4.2.З. Расчетная часть

Построить векторную диаграмму для цепи (рис, 4.2). По данным измерений определить полную мощность всей цепи S, активную мощность Р, реактивную Q,, cos _, . Результаты расчетов занести в табл. 4.2.

Построить векторную диаграмму для цепи (рис. 4.3). По векторной диаграмме (см. лабораторную работу № 3) определить падение напряже­ния на активном сопротивлении катушки U_RK. Рассчитать R_K, Z_K, X_K, падение напряжения на реактивном сопротивлении катушки U_L, , актив­ную мощность всей цепи P_общ. При этом R_K рассчитать двумя способами: по напряжению U_RK и исходя из значений Z_K и X_K. Результаты расчетов занести в табл. 4.3.

Построить векторную диаграмму цепи (рис в 4.4). Для построения векторной диаграммы целесообразно пользоваться пояснениями к данной работе (см. разд. 4), Рассчитать все параметры, приведенные в табл.4.4.

построить векторную диаграмму для случая резонанса токов. Рассчитать сопротивление конденсатора C4, соответствующее резонансу то­ков, активную мощность цепи, проводимости ветвей. Результаты расчетов занести в табл. 4.5.

4.3. Контрольные вопросы

1. Как построить векторные диаграммы для цени с параллельным соединением: двух элементов - R и L, R и С, трех элемен­тов - R, L, С?.

2. Как записать первый закон Кирхгофа для цепи состоящей из трех параллельно соединенных элементов - R, L, С?

3. Каковы условия и следствия резонанса токов?

4. Как рассчитать полное комплексное соединение при параллельном соединения элементов R1 и R2; R и L; R, L, С?