Некоммерческое  акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра теоретических основ электротехники

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ 2
Методические указания и задания к лабораторным работам
для студентов специальности 5B071800 – Электроэнергетика

Алматы 2014

Составители: Л.П. Болдырева, Г.К. Смагулова. Теоретические основы электротехники 2. Методические указания и задания к лабораторным работам. - Алматы, АУЭС: 2014.-  23 с.

Методическая разработка содержит основные положения по подготовке, выполнению, анализу результатов и оформлению лабораторных работ по дисциплине  ТОЭ 2.

Каждая лабораторная работа включает следующие разделы: цель работы, подготовка к работе, порядок выполнения работы, оформление и анализ экспериментальных  результатов, и выводы о проделанной работе.

Методическая разработка предназначена для студентов, обучающихся  в бакалавриате  по специальности 5B071800 – Электроэнергетика.

Ил. 10,  табл. 9, библиогр. -  8 назв.

 Рецензент: доц. М.В. Башкиров

 Печатается по плану издания НАО «Алматинского университета энергетики и связи» на 2014 г.

Ó НАО «Алматинский университет  энергетики и связи», 2014 г.

Содержание

1 Лабораторная работа № 1. Исследование трехфазной цепи  при соединении фаз источника и приемника звездой 

2 Лабораторная работа № 2. Исследование трехфазной цепи  при соединении треугольником 

3 Лабораторная работа № 3. Переходные процессы в цепях первого порядка            

4 Лабораторная работа № 4. Переходные процессы в цепи R-L-C             

Список литературы   

1 Лабораторная работа №1. Исследование трехфазной цепи при соединении фаз источника и приемника звездой

Цель работы: получение навыков экспериментального исследования трехфазных цепей при соединении источника и приемника звездой, экспериментально изучить основные соотношения фазных и линейных величин в симметричных и несимметричных режимах, роль нейтрального провода.

1.1 Подготовка к работе

Повторить раздел курса ТОЭ «Трехфазные цепи».

[Л1] с. 169-177; 179-182; 185-186; пример 10.1.

[Л2] с. 184-199.

Ответить на вопросы:

1) Какое соединение фаз источника и приемника называется «соединение звездой»?

2) Какие точки на схеме трехфазной цепи называют нейтральными, какой провод называют нейтральным (нулевым) проводом?

3) Какие провода называются линейными, какие величины токов и напряжений называют фазными, какие линейными?

4) Какой режим трехфазной цепи называется симметричным?

5) Какие соотношения между фазными и линейными величинами токов и напряжений при симметричном режиме, какому значению равны ?

6) Записать формулу для расчета напряжений  по методу двух узлов.

7) Построить векторные диаграммы токов и топографические диаграммы напряжений для трехфазной цепи без нейтрального провода при следующих режимах:

- симметричный режим (во всех фазах активные сопротивления);

- аварийные режимы – обрыв и короткое замыкание одной из фаз приемника согласно варианту, сопротивления двух других фаз активные и равные.

Определить по топографическим и векторным диаграммам, как изменяются токи и напряжения в аварийных режимах по сравнению с симметричным режимом.

8) Построить годограф потенциала точки n для следующих режимов:

- сопротивление R в одной из фаз согласно варианту  изменяется от 0 до , сопротивления двух других фаз активные и равные;

- емкость С в одной из фаз  изменяется от 0 до , сопротивления двух других фаз активные и равные.

9) Построить векторные диаграммы токов и топографические диаграммы напряжений для трехфазной цепи с нейтральным проводом при следующих режимах:

- симметричный режим (во всех фазах приемника активные сопротивления);

- аварийный режим – обрыв одной из фаз нагрузки согласно варианту, сопротивление двух других фаз активные и равные;

- неоднородная нагрузка согласно варианту.

Пользуясь топографическими и векторными диаграммами, определить, как изменяются по сравнению  с симметричным режимом токи и напряжения  в несимметричных  режимах.

10) Нарисовать схемы трехфазной цепи при соединении «звезда-звезда» с нейтральным проводом и без нейтрального провода (см. рисунок 1.1-1.2).

Нарисовать таблицы 1.1,1.2.

1.2 Порядок выполнения работы

1.2.1 Измерить параметры используемых в работе сопротивлений резисторов R₁, R₂, R₃. Подобрать равные сопротивления резисторов R₁=R₂=R₃.

1.2.2  Включить блок трехфазных напряжений и установить значение фазных ЭДС в соответствии с заданием преподавателя. Собрать фазы источника звездой.

1.2.3 Собрать трехфазную цепь при соединении фаз источника и приемника  звездой с нейтральным проводом.  Нейтральные точки источника и приемника соединить накоротко через амперметр. Сопротивления всех фаз приемника активные и равные: R_A=R₁, R_B=R₂, R_C=R₃  (симметричный режим). Измерить токи в фазах приемника, ток в нейтральном проводе , фазные и линейные напряжения приемника. Результаты измерений занести в таблицу 1.1.

1.2.4 Экспериментально исследовать аварийный режим, возникающий в цепи с нейтральным проводом при обрыве одной из фаз приемника (согласно варианту). Сопротивление двух других фаз приемника такие же, как в п. 1.2.3. Измерить токи в фазах приемника, , фазные и линейные напряжения приемника. Результаты измерений занести в таблицу 1.1.

1.2.5 Экспериментально исследовать несимметричный режим в трехфазной цепи с нейтральным проводом при изменении активного сопротивления в одной из фаз приемника (согласно варианту). Сопротивление двух других фаз приемника такие же, как в п. 1.2.3. Измерить токи в фазах приемника, ток , фазные и линейные напряжения приемника. Результаты измерений занести в таблицу 1.1.

1.2.6 Экспериментально исследовать несимметричный режим в трехфазной электрической цепи с нейтральным проводом. Включить в фазы приемника активное сопротивление R, индуктивность L, емкость С (согласно варианту). Результаты измерений занести в таблицу 1.1.

1.2.7 Собрать симметричную трехфазную цепь при соединении фаз  источника и приемника звездой. Оборвать нейтральный провод. Между нейтральными точками источника и приемника подключить вольтметр. Сопротивление всех фаз приемника такие же, как в п. 1.2.3. Измерить токи в фазах приемника, фазные и линейные напряжения приемника, напряжение смещения нейтрали  . Результаты измерений занести в таблицу 1.2.

1.2.8 Экспериментально исследовать аварийный режим, возникающий в трехфазной цепи без нейтрального провода при обрыве одной из фаз приемника, фаза та же, что и в п. 1.3.4 (режим «холостого хода»). Сопротивления двух других фаз нагрузки такие же, как в п.1.2.3 Измерить токи, фазные и линейные напряжения приемника, напряжение смещения нейтрали . Результаты измерений занести в таблицу 1.2.

1.2.9 Экспериментально исследовать аварийный режим, возникающий в трехфазной электрической цепи без нейтрального провода при коротком замыкании одной из фаз нагрузки (фаза та же, что и в п. 1.2.4). Сопротивление двух других фаз приемника такие же, как в п. 1.2.3. Измерить токи, фазные и линейные напряжения приемника, напряжение смещения нейтрали . Результаты измерений занести в таблицу 1.2.

1.2.10 Экспериментально исследовать несимметричный режим в трехфазной электрической цепи без нейтрального провода. Включить в одну из фаз (фаза та же, что и в п. 1.2.4) переменное активное сопротивление, сопротивления других фаз приемника одинаковые и такие же, как в п. 1.2.3. Измерить токи, фазные и линейные напряжения, напряжение смещения нейтрали  для 2-х значений переменного активного сопротивления. Результаты измерений занести в таблицу 1.2.

1.2.11 Экспериментально исследовать несимметричный режим в трехфазной электрической цепи без нейтрального провода. Включить в одну из фаз (фаза та же, что и в п. 1.2.4) переменную емкость С, сопротивление двух других фаз активные и одинаковые (такие же, как в п. 1.2.3). Измерить токи,  фазные и линейные напряжения, напряжение смещения нейтрали  для 2-х значений емкости С. Результаты измерений занести в таблицу 1.2.

1.3 Оформление и анализ результатов работы

 

1.3.1 По экспериментальным данным п. 1.2.3 построить топографическую диаграмму напряжений (на топографической диаграмме указать положение нейтральной точки N источника и приемника n), векторную диаграмму токов.

Проверить соотношение между линейными и фазными напряжениями в симметричном режиме.

По известным значениям фазных напряжений и сопротивлений фаз нагрузки рассчитать действующее значение токов в  фазах нагрузки. Ток в нейтральном проводе  определить из векторной диаграммы, убедиться, что в симметричном режиме ток . Результаты расчета занести в таблицу 1.1. Сравнить теоретические значения с экспериментальными.

1.3.2 По экспериментальным данным п. 1.2.4 построить топографическую диаграмму  напряжений и векторную диаграмму токов в фазах нагрузки. Определить по векторной диаграмме ток . Результат занести в таблицу 1.1 (в строку «Теоретические исследования»), определить значения напряжений и токов при обрыве одной из фаз нагрузки (фаза та же, что в п. 1.2.4). Результаты занести в таблицу 1.1.

1.3.3 По экспериментальным данным п. 1.2.5 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. По векторной диаграмме токов определить ток в нейтральном проводе . Сравнить с током , определенным экспериментально. Результаты занести в таблицу 1.2.

1.3.4 По экспериментальным данным п. 1.2.6 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. По векторной диаграмме токов определить ток в нейтральном проводе . Сравнить с током , определенным экспериментально. Результаты занести в таблицу 1.2.

1.3.5 По экспериментальным данным п. 1.2.3, 1.2.4, 1.2.5 построить график зависимости  от тока в фазе с переменным сопротивлением.

1.3.6 По экспериментальным данным п. 1.2.7 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов, определить значения напряжений и токов. Результаты занести в таблицу 1.2 (в строку «Теоретические исследования»).

1.3.7 По экспериментальным данным п. 1.2.8 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов, определить теоретические значения напряжений и токов. Результаты занести в таблицу 1.2  (в строку « Теоретические исследования»).

1.3.8 По экспериментальным данным п. 1.2.9 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов, определить теоретические значения напряжений и токов. Результаты занести в таблицу 1.2 (в строку «Теоретические исследования»).

1.3.9 По экспериментальным данным п. 1.2.10 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. Рассчитать напряжение смещения нейтрали  для двух значений переменного активного сопротивления (значения сопротивлений такие, как п. 1.2.10), отложить эти напряжения на топографической диаграмме и отметить на диаграмме нейтральные точки приемника n для этих же значений сопротивлений. Определить по диаграмме теоретические значения фазных напряжений приемника . По найденным значениям фазных напряжений приемника рассчитать токи . Результаты занести в таблицу 1.2 (в строку «Теоретические исследования»). Показать, что годографом n является прямая линия.

1.3.10 По экспериментальным данным п. 1.2.11 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. На топографической диаграмме построить годограф потенциала точки n (круговую диаграмму), определить положение точки n на круговой диаграмме для двух значений емкости С (как в п. 1.2.11) и фазные напряжения приемника ; рассчитать токи . Результаты занести в таблицу 1.2 (в строку «Теоретические исследования»).

1.3.11 Для всех исследуемых режимов работы трехфазной цепи:

- сравнить экспериментальные значения с теоретическими и сделать выводы;

- сравнить значения токов и напряжений в трехфазной цепи с нейтральным проводом и при его обрыве, сделать выводы и оценить роль нейтрального провода.   

Рисунок 1.1

Рисунок 1.2

Таблица 1.1

Ре жим ра- бо- ты

Вид ис- сле- дов.

Значение напряжения, В

Значения токов, мА

экс-пер.

теоре- тич.

Таблица 1.2

Ре жим ра- бо- ты

Вид ис- сле- дов.

Значение напряжения, В

Значения токов, мА

экс-пер.

теоре--тич

Таблица 1.3

Вариант	Режим работы цепи
	Обрыв и короткое замыкание	Переменное сопротив- ление R в фазе	Переменная емкость С в фазе	Неоднородная нагрузка
				фаза А	фаза В	Фаза  С
1 2 3 4 5 6	В A C B A C	В A C B A C	В A C B A C	L C R R C L	C R C L L R	R L L C R C

2 Лабораторная работа №2. Исследование трехфазной цепи при соединении треугольником

Цель работы: получение навыков экспериментального исследования трехфазных цепей при соединении треугольником.

2.1 Подготовка к работе

Повторить раздел курса ТОЭ «Трехфазные цепи».

[Л1]с.169-178; 180; 185-186; пример 10.2;

[Л2]с. 184-199.

Нарисовать схему трехфазной цепи при соединении треугольником. На схеме указать линейные и фазные токи, напряжения (см. рисунок 2.1).

Ответить на вопросы:

1) Как связаны линейные и фазные токи, напряжения в трехфазной цепи при соединении треугольником?

2) Каково соотношение между линейными и фазными токами в симметричном режиме?

3) Построить топографическую диаграмму и векторную диаграмму токов в симметричном режиме, сопротивления нагрузки во всех фазах активные и равные .

4) Нарисовать схему и построить векторную диаграмму токов и напряжений в аварийном режиме при обрыве линейного провода согласно варианту.

5) Нарисовать схему и построить векторную диаграмму токов и напряжений в аварийном режиме при обрыве фазы приемника согласно варианту.

6) Нарисовать схему и построить топографическую диаграмму и векторную диаграмму токов трехфазной цепи с нагрузкой, соединенной треугольником, состоящей из резистора, индуктивности и емкости согласно варианту.  

7) Нарисовать таблицу 2.1. Определить по диаграммам, как изменяются токи и напряжения в несимметричных режимах по сравнению с симметричным.

2.2 Порядок выполнения работы

2.2.1 Собрать трехфазную цепь с нагрузкой, соединенной треугольником, состоящей из трех резисторов с одинаковыми сопротивлениями R_ab, R_bc, R_ca . Установить значения фазных ЭДС по указанию преподавателя. Предусмотреть  приборы для измерения напряжений и токов. Измерить значения фазных и линейных токов и напряжений в симметричном режиме и занести их в таблицу 2.1.

2.2.2 Экспериментально исследовать аварийный режим в цепи при обрыве одного из линейных проводов согласно варианту. Сопротивления нагрузки такие же, как в п. 2.2.1. Измерить значения напряжений источника и приемника, токов в аварийном режиме и занести их в таблицу 2.1.

2.2.3 Экспериментально исследовать аварийный режим в цепи при обрыве одной из фаз нагрузки согласно варианту. Сопротивление двух других фаз нагрузки такие же, как в п. 2.2.1. Измерить значение напряжений приемника и источника, токов в аварийном режиме и занести их в таблицу 2.1.

2.2.4 Собрать трехфазную цепь, соединенную треугольником, состоящую из резистора, индуктивности и емкости согласно варианту. Измерить значения напряжений и токов и занести их в таблицу 2.1.

2.3 Оформление и анализ результатов работы

2.3.1 Построить по экспериментальным данным п. 2.2.1 топографическую диаграмму и векторную диаграмму токов. Проверить соотношение между линейными и фазными токами в симметричном режиме. По известным значениям фазных напряжений и сопротивлений фаз приемника рассчитать токи. Результаты расчета занести в таблицу 2.1.

2.3.2 Построить по экспериментальным данным п. 2.2.2 топографическую диаграмму фазных напряжений источника и приемника. Построить векторную диаграмму фазных токов и найти из нее линейные токи. Значения, найденные по топографической и векторной диаграммам, занести в таблицу 2.1.

2.3.3 Построить по экспериментальным данным п. 2.2.3 топографическую диаграмму и векторную диаграмму фазных токов, найти из нее линейные токи, сравнить с измеренными значениями. Значения токов, найденные по диаграмме, занести в таблицу 2.1.

2.3.4 Построить по экспериментальным данным п. 2.2.4 топографическую диаграмму и векторную диаграмму фазных токов, найти из нее линейные токи и сравнить с измеренными значениями. Значения токов, найденные из диаграммы, занести в таблицу 2.1.

2.3.5 По опытным данным и диаграммам сделать расчет активной и полной мощностей в симметричном и аварийных режимах, исследуемых в лабораторной работе. Сравнить эти мощности, сделать вывод.

2.3.6 Рассчитать по опытным данным и топографической диаграмме активную, реактивную и полную мощности в исследуемом несимметричном режиме п. 2.2.4.

2.3.7 Сделать выводы по работе полностью. Сравнить экспериментальные значения с расчетными и полученными из векторных диаграмм. Обратить внимание на изменение напряжений на отдельных фазах приемника, фазных и линейных токов в аварийных режимах.

Таблица 2.1

Ре жим ра- бо- ты

Вид ис- сле- дов.

Значение напряжения

Значения токов

В

В

В

В

В

В

мА

мА

мА

мА

мА

мА

экс-пер.

теор

Таблица 2.2

Вариант	Режим работы цепи
	Обрыв  линейного провода	Обрыв фазы	Неоднородная нагрузка
			Фаза ав	Фаза  вс	Фаза  са
1 2 3 4 5 6	А В C A В C	вс ав са са вс ав	R C L L C R	L R R C L C	C L C R R L

Рисунок 2.1 – Схема соединения приемника треугольником

Рисунок 2.2 – Схема соединения обмоток генератора треугольником

3 Лабораторная работа № 3. Переходные процессы в цепях первого порядка

 

Цель работы: получение навыков экспериментального исследования переходных процессов в цепи с одним накопителем энергии.

3.1 Подготовка к работе

Повторить раздел курса ТОЭ «Переходные процессы в цепях R-L, R-C».

[Л.6] с.17-27.

[Л.8] с.234-243.

Ответить на вопросы и выполнить следующее:

1) Что такое переходные процессы и в результате чего они возникают? В каких цепях имеют место переходные процессы?

2) Записать законы коммутации.

3) Что такое переходный, принуждённый и свободный токи?

4) Каков физический смысл постоянной времени цепи? Чему равна постоянная времени цепи R-L,  цепи R-C? Как экспериментально определить постоянную времени цепи?

5) Что называют  коэффициентом затухания цепи?

 6) Привести уравнения, по которым изменяются u_C(t), i_C(t) при коротком замыкании цепи R-C, начертить графики u_C(t), i_C(t).

7) Чему равна постоянная времени цепи (см. рисунок 3.2) после размыкания ключа?

8)  Привести уравнения, по которым изменяются u_L(t), i_L(t) для цепи (см. рисунок 3.2) после размыкания ключа и начертить их графики.

3.2 Порядок выполнения работы

3.2.1 Собрать цепь (см. рисунок 3.1).

3.2.2 Установить значения U_вх, R и C согласно варианту (см. таблицу 3.1), R₁=100-300 Ом.

3.2.3 На вход осциллографа подать напряжение с конденсатора.

3.2.4 Срисовать в масштабе полученную кривую u_C(t).

3.2.5 На вход осциллографа подать напряжение с резистора, срисовать в масштабе полученную кривую u_R(t).

3.2.6 Изменить согласно варианту один из параметров цепи (см. таблицу 3.2), срисовать в масштабе новую кривую u_C(t).

3.2.7 Собрать цепь (см. рисунок 3.2).

3.2.8 Установить значения U_вх, L=L₁ согласно варианту (см. таблицу 3.3). Сопротивление R₁=1¸4 Ом, R₂=50¸200 Ом.

3.2.9 На вход осциллографа подать напряжение с резистора R₁, срисовать в масштабе полученную кривую u_R1(t), которая в соответствующем масштабе представляет собой кривую тока:

.

3.2.10 На вход осциллографа подать напряжение с индуктивности.

3.2.11 Срисовать в масштабе полученную кривую u_K(t) (если пренебречь активным сопротивлением катушки R_к, можно считать, что u_K(t)=u_L(t).

3.2.12 Изменить согласно варианту индуктивность L=L₂ (см. таблицу 3.3), срисовать в масштабе новую кривую u_R1(t).

3.3 Оформление и анализ результатов работы

3.3.1 Рассчитать постоянную времени t_С1 и коэффициент затухания цепи a_С1 для параметров цепи согласно заданному варианту (см. таблицу 3.1) и t_С2, a_С2 согласно варианту (см. таблицу 3.2).

3.3.2 По изображению кривой напряжения u_C(t) определить постоянную времени t_С1 и коэффициент затухания цепи a_С1 (пункт 3.2.4) и t_С2, a_С2 (пункт 3.2.6).

3.3.3 Рассчитать напряжение u_C(t) на основе известных параметров цепи согласно заданному варианту (см. таблицу 3.1).

3.3.4 Расчётную и экспериментальную зависимости u_C(t) привести на одном графике.

3.3.5 Рассчитать постоянную времени t_L1 и коэффициент затухания a_L1 цепи RL для параметров цепи, согласно заданному варианту и t_L2, a_L2 согласно варианту (см. таблицу 3.3). Учесть, что сопротивление цепи R=R₁+R₂+R_к, где R_к – активное сопротивление  катушки индуктивности.

3.3.6 По изображению кривой для цепи RL определить постоянную времени t_L1 и коэффициент затухания a_L1 (см. пункт 3.2.9) и t_L2, a_L2 (см. пункт 3.2.12).

3.3.7 Рассчитать ток  в цепи RL и напряжение u_R1(t) на основе известных параметров цепи согласно заданному варианту (см. таблицу 3.3).

3.3.8 Расчетную и экспериментальную кривые u_R1(t) привести на одном графике.

3.3.9 Сделать выводы по проделанной работе: проанализировать влияние величины сопротивления R или ёмкости С на постоянную времени цепи t и соответственно на скорость протекания переходного процесса; определить время разрядки конденсатора; проанализировать влияние величины индуктивности L на постоянную времени t_L цепи RL и соответственно на скорость протекания переходного процесса.

Рисунок 3.1 - Экспериментальная схема цепи RC

Рисунок 3.2 - Экспериментальная схема цепи RL

Таблица 3.1-Параметры цепи RC (вариант 1)

№ варианта	Uвх,В	R,Ом	С,мкФ
1	10	300	4
2	15	400	2
3	20	200	5
4	10	600	5
5	15	500	3

Таблица 3.2-Параметры цепи RC (вариант 2)

№ варианта	Uвх,В	R,Ом	С,мкФ
1	10	600	4
2	15	400	4
3	20	400	5
4	10	300	5
5	15	500	6

Таблица 3.3-Параметры цепи RL

№ варианта	Uвх,В	L1,мГн	L2,мГн
1	10	20	10
2	15	15	30
3	20	30	15
4	20	10	20
5	15	40	20

Методические указания.

 Масштаб по оси времени определяется из условия, что электронный ключ (ЭК) замыкается и размыкается с частотой:

f=50 Гц

и   с периодом 

.

Постоянная времени t_С определяется по экспериментальной кривой u_С(t) для цепи RC (см. рисунок 3.3), где t₃- время, в течение которого ЭК замкнут (t₃»0,01с).

Рисунок 3.3 - Кривая U_c(t)

Постоянная времени t_L определяется по экспериментальной кривой u_R1(t) для цепи RL (см. рисунок 3.4), где t_P- время, в течение которого ЭК разомкнут (t_Р»0,01 с).

Рисунок 3.4 - Кривая U_R1(t)

4 Лабораторная работа № 4. Переходные процессы в цепи R-L-C

Цель работы: получение навыков экспериментального исследования апериодического и колебательного разрядов конденсатора.

4.1 Подготовка к работе

Повторить раздел курса ТОЭ «Переходные процессы в цепи R-L-C».

[Л.6] с.27-37.

[Л.8] с.244-250.

Ответить на вопросы и выполнить следующее:

1) Записать уравнение по второму закону Кирхгофа для свободных составляющих напряжений цепи R-L-C и соответствующее ему характеристическое уравнение.

2) При каких корнях характеристического уравнения в цепи R-L-C возникает апериодический разряд конденсатора? Написать уравнения для u_C(t), i(t), u_L(t) при апериодическом разряде конденсатора. Привести графики этих величин.

3) При каких корнях характеристического уравнения в цепи R-L-C возникает колебательный разряд конденсатора? Написать уравнения для u_C(t), i(t), u_L(t) при колебательном разряде конденсатора. Привести графики этих величин.

4) Что такое логарифмический декремент колебания?

5) Как определить коэффициент затухания a и частоту собственных (свободных) колебаний w_св расчётным и опытным путём (по графику)? Как эти величины зависят от R, L и C?

6) Что такое критическое сопротивление цепи R-L-C? Что такое критический режим цепи R-L-C?

4.2 Порядок выполнения работы

4.2.1 Собрать цепь (см. рисунок 4.1).

4.2.2 Установить значения R, L и C согласно варианту (см. таблицу 4.1). Измерить сопротивление катушки R_к. Напряжение на входе U_вх установить порядка 20-30 В, R₁=50-300 Ом.

4.2.3 На вход осциллографа подать напряжение с конденсатора.

4.2.4 Исследовать колебательный разряд конденсатора, срисовать в масштабе осциллограмму напряжения u_C(t).

4.2.5 Срисовать осциллограммы тока i (t), u_L(t) при колебательном разряде конденсатора.

4.2.6 Добиться критического режима в цепи, меняя сопротивление R. Записать величину полученного сопротивления R_{кр(ЭКСП).} Учесть сопротивление катушки R_к. Зарисовать полученную осциллограмму напряжения u_C(t).

4.2.7 Увеличить сопротивление цепи R в 2 раза по сравнению с критическим. Зарисовать  осциллограммы тока i(t) и напряжений u_C(t), u_L(t) при апериодическом разряде конденсатора.

4.3 Оформление и анализ результатов работы

4.3.1 Рассчитать коэффициент затухания a_(РАСЧ) и частоту собственных колебаний w_{СВ(РАСЧ)} по заданным значениям R_КОНТ= R+ R_К, L, C (см. пункт 4.2.2).

4.3.2 По полученному изображению кривой напряжения  (см. пункт

4.2.4 Рассчитать экспериментальные значения a_(ЭКСП) и w_{СВ (ЭКСП)}.

4.3.3 Рассчитать критическое сопротивление R_{кр(РАСЧ)} согласно варианту.

4.3.4 Сделать выводы по проделанной работе: сравнить расчётные значения a, w_СВ, R_кр с экспериментальными, проанализировать влияние величины сопротивления R_КОНТ на характер разряда конденсатора.

Рисунок 4.1 - Экспериментальная схема цепи RLC

Таблица 4.1-Параметры цепи RLC

№ варианта	R, Ом	L, мГн	С, мкФ
1	1	10	4
2	1	20	3
3	1	20	2
4	1	15	2
5	1	10	3

Методические указания.

Коэффициент затухания a_(РАСЧ), частота собственных (свободных) колебаний w_{св(РАСЧ)} и критическое сопротивление R_{кр(РАСЧ)} определяется по формулам:

.

Экспериментальные значения a_(РАСЧ) и w_{св(ЭКСП)} определяются по полученной кривой напряжения .      

Рисунок 4.2 - Зависимость Uc(t) при колебательном кондесаторе

Частоту свободных колебаний w_{св(ЭКСП)} можно рассчитать по формуле ,

где  определяется по осциллограмме, масштаб по оси времени находится так же, как и в лабораторной работе № 9;

t₂- время,  в течение которого ЭК замкнут.

Экспериментальное значение a_(ЭКСП) рассчитывается по логарифмическому декременту колебания:

;

  удобно взять для момента времени

где .

Список литературы

1. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники.- т.1. - СПб.: Питер, 2009.- 463 с. 

2. Атабеков Г.И. ТОЭ линейные и электрические цепи (7-е изд.). – М.: Лань, 2009. – 592 с.

3. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники.-М.: Гардарики, 2007. – 638 с.

4. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей.- М.: Энергоатомиздат, 1989. -528 с.

5. Теоретические основы электротехники. -т.1.- Основы теории линейных цепей / Под ред. П.А. Ионкина - М.: Высшая школа, 1976. -544 с.

6. Прянишников В.А. ТОЭ: Курс лекций: Учебное пособие – 3-е изд., перераб. и доп. – СПб., 2000. – 368 с.

7. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. Теоретические основы электротехники. – том 2. – СПб.: Питер, 2003.-576 с.

8. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л.. Теоретические основы электротехники. – том 3. – СПб.: Питер, 2003.-377 с.

9.В.И. Денисенко, С.Ю. Креслина. ТОЭ2. Конспект лекций. – Алматы: АИЭС, 2007.- 63 с.

10. В.И. Денисенко, Г.М. Светашев. ТОЭ3. Конспект лекций. – Алматы: АИЭС, 2007.- 90 с.

Сводный план 2014 г., поз.45

Любовь Павловна Болдырева
Гульдана Кашкинбаевна Смагулова

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ 2
Методические указания и задания к лабораторным работам
для студентов специальности 5B071800 – Электроэнергетика

Редактор Л.Т. Сластихина
Специалист по стандартизации Н.К. Молдабекова

 Подписано в печать _________
Формат 60х84  1/16
Тираж 300 экз.
Бумага типографская№1
Объем 1,4 уч. - изд. л.        
Заказ ____. Цена 700 тенге.

Копировально-множительное бюро
Некоммерческого акционерного общества
«Алматинский университет энергетики и связи»
050013, Алматы, Байтурсынова 126.