Порядок выполнения работы. 1. Ознакомиться с электрической схемой, приборами и элементами (см

1. Ознакомиться с электрической схемой, приборами и элементами (см. рис. 3.1). Изучить принципиальную схему электрической цепи.

2. Ответить на контрольные вопросы и расписаться в журнале по технике безопасности. Получить разрешение преподавателя на выполнение лабораторной работы. Включить компьютер. Запустить программу Electronics Workbench.

Рисунок 3.3 - Электрическая схема линейной неразветвленной электрической цепи синусоидального тока

3. Приступить к непосредственному компьютерному моделированию экспериментов в следующем порядке:

1) собрать компьютерную модель схемы. Для этого, используя панель групп библиотеки компонентов и мышь, поместить на рабочее поле программы Electronics Workbench модели элементов схемы и измерительных приборов. Из этих элементов собрать модель электрической схемы и подключенных к ней измерительных приборов в соответствии с рис. 3.3. Соединение элементов производится с помощью мыши;

2) установить начальные параметры элементов схемы и источников:

R_к = 120 Ом;

L_к = 1 Гн;

Е = 20 В; f = 50 Гц;

3) задать параметры измерительных приборов. Установить измерительные приборы (вольтметры и амперметр) в режим работы AC (измерение переменного напряжения или тока). Остальные параметры по умолчанию;

4) предъявить подготовленную модель схемы для проверки преподавателю.

С разрешения преподавателя включить схему и произвести измерения следующим образом: изменяя емкость конденсатора от 5 до 30 мкФ, измерять с помощью вольтметров PV2 и PV3 величины напряжения Uк, Uс, а также ток I с помощью амперметра PA1;

5) включить осциллограф (двумя щелчками по пиктограмме осциллографа) и, наблюдая по нему угол сдвига фаз между током и напряжением в исследуемой цепи при изменении емкости конденсатора, определить величины Uк, Uс, I при резонансе.

Примечание:

установить длительность развертки луча 5 мс/дел (Time base = = 5/00 ms/div);

установить для канала А чувствительность отклонения луча по вертикали 10 В/дел (Channel A = 10 V/div);

установить для канала B чувствительность отклонения луча по вертикали 100 мВ/дел (Channel B = 100 mV/div).

Данные наблюдений занести в табл. 3.1;

6) остановить процесс моделирования.

Таблица 3.1

4. Пpедъявить данные опытов для пpовеpки пpеподавателю ис его pазpешения модель установки pазобpать. Закрыть созданный файл без сохранения его данных. Рабочее место пpивести в исходноесостояние и пpедъявить лабоpанту.

5. Осуществить расчет по результатам экспериментальных данных.

По опытным данным подсчитать Z, cos j:

Построить:

а) гpафики зависимостей:

U_к = f₁(c); U_c = f₂(c); I = f₃(c).

Все характеристики строить на одном графике с условным разнесением осей (U_к, U_c, I) по вертикали;

б) три векторные диаграммы исследуемой последовательной цепи при Х_L < X_с, X_L = X_c, X_L > X_c.

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы

2. Краткие ответы на контрольные вопросы.

3. Программа работы.

4. Электpическая схема экспериментальной установки.

5. Таблицы с измеренными величинами.

6. Экспериментальные хаpактеpистики.

7. Вектоpные диаграммы.

8. Использованные формулы.

9. Кpаткие выводы. Сопоставление экспериментальных характеристик с известными характеристиками из теории.

Контрольные вопросы

1. Цель и программа работы.

2. Что называется резонансом напряжений?

3. Почему при резонансе напряжений ток в цепи достигает своего наибольшего значения?

4. Пpи каком условии в цепи наступает резонанс напряжений?

5. Как рассчитать действующий ток в неразветвленной цепи синусоидального тока?

6. Как записывается закон Ома для цепи с последовательным соединением разных по характеру нагрузок?

Пpи защите лабораторной работы студент должен знать ответы на вопросы для допуска к лабораторной работе, а также на следующие:

1. Как определить коэффициент мощности в цепи, чему он равен при резонансе напряжений?

2. От каких величин зависит значение угла сдвига фаз между напряжением и током?

3. По какой формуле рассчитывают активную, реактивную и полную мощность в линейной электрической цепи синусоидального тока?

4. Как строятся векторные диаграммы для цепи с последовательным соединением катушки индуктивности и емкости?

5. Как из векторных диаграмм получить треугольники сопротивлений и напряжений?

6. Чему равно полное сопротивление цепи при резонансе напряжений?

7. Какой характер (по нагрузке) несет в себе цепь с последовательным соединением катушки индуктивности и емкости при резонансе напряжений?

Литература

Основная:

1. Жаворонков М. Сборник задач по теоретическим основам электротехники. Под редакцией Л.А. Бессонова. - М.: Высшая школа, 2008

2. А. Электротехника и электроника. М.; Академия, 2005. Мурзин Ю.М., Волков Ю.И. Электротехника. - СПб.: Питер, 2007. - 443с.

3. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. - М.: Высшая школа, 2006, ч.1, 2, 3

4. Панфилов Д.И. Электротехника и электроника в экспериментах и уравнениях. Практикум на Еlectronics Workbench. Том 1: Электротехника, том 2: Электроника, -М.: ДОДЕКА, 2002 г. 1 том -303с. и 2 том -287с.

дополнительная:

1. Программное обеспечение: программа схемотехнического моделирования «Electronics Workbench»; программы для расчета систем линейных уравнений «Exсel» и «Mathcad».

2. Электротехника / Под Ред. В.С. Пантюшина М.-Наука и техника 2001 г.-410 с.