лаб / lab6
.docx
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра теоретических основ электротехники
отчет
по лабораторной работе №6
по дисциплине «Теоретические основы электротехники»
Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВИВШЕГОСЯ СИНУСОИДАЛЬНОГО РЕЖИМА В ПРОСТЫХ ЦЕПЯХ
Санкт-Петербург
2023
Цель работы:
Практическое ознакомление с синусоидальными режимами в простых RL-, RC- и RLC-цепях.
Основные положения:
Ток в R-элементе совпадает по фазе с напряжением, ток в L-элементе отстаёт, а в C-элементе опережает напряжение на четверть периода (90°).
Комплексные сопротивления индуктивности и емкости есть функции частоты:
Комплексные сопротивления RL-, RC- и RLC- цепей также являются функциями частоты:
Рисунок 1
Для цепи, изображённой на рис. 1:
Если реактивная составляющая положительна, реакция цепи имеет индуктивный характер, если отрицательна – емкостный, если обращается в нуль, то цепь будет находиться в состоянии резонанса.
Модуль и аргумент комплексного сопротивления:
Действующее значение и начальная фаза тока:
Токи и напряжения цепи в установившемся синусоидальном режиме наглядно представляют с помощью ВД.
Рисунок
2 ВД для RLC - цепи
Рисунок 3 Ток опережает напряжение на 45°
Обработка результатов:
6.2.1 Обработка установившегося синусоидального режима в RL- и RC- цепях.
Исследуемые схемы:
R01 = 50 Ом.
1) Исследование установившегося режима в RC-цепи при :
2) Исследование установившегося режима в RC-цепи при :
3) Исследование установившегося режима в RL-цепи при :
4) Исследование установившегося режима в RL-цепи при :
Таблица 6.1:
R, Ом |
C, мкФ |
L, мГн |
φвд, …° |
189,5 |
478 |
- |
-66,8 |
191,7 |
478 |
- |
-49,2 |
190,5 |
- |
7,7 |
62,4 |
191,7 |
- |
7,7 |
43,6 |
Сравним значения углов сдвига, снятых по осциллограмме и полученных экспериментально по ВД:
1) -660 -57,40
2) -46,50 -44,40
3) 61,40 58,20
4) 40,60 37,20
Значения примерно равны. Расходимость значений обуславливается инструментальной погрешностью и неточностью при снятии значений углов сдвига по осциллограмме.
Вопросы:
Почему ?
Напряжение на C-элементе отстаёт от тока, следовательно:
Почему с ростом частоты значения и увеличились, а и уменьшились? Изменились ли ?
обратно пропорционально частоте, поэтому при увеличении частоты уменьшается , что ведёт к уменьшению и увеличению , и уменьшается угол . и постоянны.
Почему ?
Напряжение на L-элементе опережает ток, следовательно:
Почему с уменьшением частоты значения и увеличились, а и уменьшились? Изменились ли ?
прямо пропорционально частоте, поэтому при уменьшении частоты уменьшается , что ведёт к уменьшению и увеличению , и уменьшается угол . и постоянны.
6.2.2 Обработка установившегося синусоидального режима в RLC- цепи.
Исследуемая схема:
Сравним значения углов сдвига, снятых по осциллограмме и полученных экспериментально по ВД:
1) 00 0,950
2) 77,140 75,480
3) 62,60 -69,440
Значения примерно равны. Расходимость значений обуславливается инструментальной погрешностью и неточностью при снятии значений углов сдвига по осциллограмме.
Вопросы:
Почему ?
Потому что напряжение на L-элементе опережает ток, а на C-элементе отстаёт, следовательно
Как изменятся , , , , при изменении частоты? Изменились ли ?
При изменении частоты изменяется и , тогда общее сопротивление цепи в любом случае увеличивается (на величину равную разности и ). В таком случае увеличивается и . Ток и напряжение на реактивных элементах уменьшается, а R, L, C не изменятся.
Выводы:
В ходе выполнения лабораторной работы были сравнены 2 способа исследования установившегося синусоидального режима в простых цепях: при помощи осциллограммы и с помощью построения ВД цепи.
При исследовании установившегося синусоидального режима в RL- и RC- цепях были получены значения R, C и L цепи для 4х частот, а также значения углов сдвига.
При исследовании установившегося синусоидального режима в RLC- цепи также были найдены значения угла сдвига фаз между входным напряжением и током.
Исследования показали, что значения углов примерно равны, это значит, что использование обоих методов возможно и верно.