Лабораторные работы по электротехнике

Математика
Примеры решения задач
Матрицы и определители
Действия над матрицами
Нахождение обратной матрицы
Прямая на плоскости
Аналитическая геометрия
Системы линейных алгебраических уравнений
Векторная алгебра
Начала анализа
Дифференциальное и интегральное исчисление
Кратные и криволинейные интегралы
Обыкновенные дифференциальные уравнения
Ряды
Теория поля
Элементы теории функций комплексного переменного
Найти координаты вектора
Кривые второго порядка

Исследование функций и построение графиков

Найти область определения функции
Основные элементарные функции
Функции трех переменных
Теория вероятности
Последовательность нанесения размеров
Изображение прямых, плоскостей и многогранников
Примеры построения многогранных поверхностей
Позиционные задачи на взаимопринадлежность
Пересечение прямой с координатными осями
Вращение прямой
Вращение плоскости
Проецирование прямой линии в точку

Решение метрических задач

Методичка по химии
Электронное строение атома
Химическая связь
Классы неорганических соединений
Элементы химической термодинамики и термохимии
Периодический закон и периодическая система Д.И. Менделеева
Химическая кинетика и химическое равновесие
Электролитическая диссоциация
Растворы
Коллоидные растворы
Растворы неэлектролитов
Окислительно-восстановительные реакции
Электрохимические процессы в гетерогенных системах
Коррозия металлов
Электролиз
Задачи по сопромату
Проверить прочность стального стержня
Расчеты на растяжение и сжатие
Геометрические характеристики плоских сечений
Определить осевые моменты инерции прямоугольника
Осевые моменты инерции плоских составных сечений
Дополнительные задачи на сдвиг
Расчет напряжений и деформаций валов
Построить эпюры крутящих моментов
Эпюры главных напряжений при изгибе
Расчет балок на жесткость
Определение перемещений при помощи интеграла Мора
Сварная балка
Совместное действие изгиба и кручения
Расчет толстостенных труб
Практические расчеты стержней на устойчивость
Упругий удар
Неупругое деформирование
Предельная нагрузка для балок
Лабораторный практикум
Лабораторные работы
Опытная проверка теории косого изгиба

Испытание стальной трубы на изгиб с кручением

Строительная механика
Учет подвижной статической нагрузки
Расчет шпренгельных ферм
Интеграл Мора
Бесшарнирная арк
Неразрезная балка
 

Цепи синусоидального с катушками индуктивности Напряжение и ток катушки индуктивности

Когда к катушке индуктивности подведено синусоидальное напряжение, ток в ней отстает от синусоиды напряжения на ней на 90 градусов. Соответственно, мгновенное значение тока достигает амплитудного значения на четверть периода позже, чем мгновенное значение напряжения (рис. 5.1.1). В этом рассуждении пренебрегается активным сопротивлением катушки.

Рис. 5.1.1

Экспериментальная часть

Задание

Выведите на дисплей виртуального осциллографа кривые изменения во времени мгновенных значений тока iL и напряжения uL катушки индуктивности и определите фазовый сдвиг между ними.

Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис. 5.1.2), подключите к ее входу регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами: U=5В, f = 1 кГц.

Рис. 5.1.2

Включите виртуальные приборы V0, A1 и осциллограф.

«Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и A1, а остальные отключите.

Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.

Перенесите данные осциллографирования напряжения и тока катушки на график (рис. 5.1.3), определите фазовый сдвиг между синусоидами напряжения и тока катушки индуктивности.

Рис. 5.1.3

Период

T =

Фазовый сдвиг

j =

Примечание: фазовый сдвиг меньше 90о из-за влияния активного сопротивления катушки.

Включите блок дополнительных приборов, выберите из меню прибор «Угол сдвига фаз» и «подключите» его к V1 и А1. Убедитесь, что вы правильно определили фазовый сдвиг по осциллографу.


Реактивное сопротивление катушки индуктивности

Катушка индуктивности в цепи переменного тока оказывает токоограничивающий эффект благодаря индуктируемой в ней противоЭДС. Этот токоограничивающий эффект принято выражать как индуктивное реактивное сопротивление (индуктивный реактанс) XL.

Величина индуктивного реактанса XL зависит от величины индуктивности катушки, измеряемой в Генри, и частоты приложенного напряжения переменного тока. В случае синусоидального напряжения имеем

XL = wL = 2pfL ,

где XL - реактивное индуктивное сопротивление, Ом,

L - индуктивность катушки, Гн.

Если активное сопротивление катушки мало и им можно пренебречь, то реактивное (индуктивное) сопротивление можно определить через действующие значения или амплитуды напряжения и тока:

XL = UL ¤ IL или XL = ULm ¤ ILm.

Экспериментальная часть

Задание

Выведите на дисплей виртуального осциллографа кривые тока и напряжения различных катушек индуктивности при различных частотах и постройте зависимость XL = f(f). Соответствующий индуктивный реактанс находится по амплитудным значениям тока и напряжения из осциллограмм и проверяется по формуле XL = wL.

Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис. 5.2.1.), подсоедините к ее входу регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами U = 5 В, f = 1 кГц.

Рис. 5.2.1.

Включите виртуальные приборы V0, A1 и осциллограф.

«Подключите» два входа осциллографа к приборам V0 и A1, а остальные отключите.

Установите параметры развёртки осциллографа так, чтобы на экране было изображение примерно одного-двух периодов напряжения и тока.

Снимите с осциллограммы амплитудные значения Um и Im для индуктивностей и частот, указанных в табл. 4.2.1, и занесите их в соответствующие ячейки таблицы.

Таблица 5.2.1

f, кГц

0,5

1

1,5

2

 

UmL, В

100 мГн

 

UmL, В

40 мГн

 

UmL, В

10 мГн

 

ImL, мА

100 мГн

 

ImL, мА

40 мГн

 

ImL, мА

10 мГн

 

 

XL =

Um ¤ Im, кОм

100 мГн

 

40 мГн

 

10 мГн

 

XL = wL,

Ком

100 мГн

 

40 мГн

 

10 мГн

Вычислите величины XL по формулам Um ¤ Im и wL и занесите их в табл. 5.2.1.

Перенесите величины XL на график (рис. 5.2.2) для построения кривой XL = f(f).

Рис. 5.2.2

Вопрос 1: Как зависит индуктивное сопротивление от частоты?

Ответ: ........................

Вопрос 2: Чем объясняется различие значений XL, вычисленных по формулам Um ¤ Im и wL?

Ответ: ........................


Последовательное соединение катушек индуктивности

Когда несколько катушек соединены последовательно (рис. 5.3.1), эквивалентная индуктивность цепи равна сумме индуктивностей отдельных катушек:

LЭ = L1 + L2 + L3 + ...

Рис. 5.3.1

Падения напряжения на отдельных катушках пропорциональны соответствующим индуктивным сопротивлениям и их сумма равна приложенному напряжению U . Ток в любой точке последовательной цепи с катушками один и тот же.

Экспериментальная часть

Задание

Докажите путем измерения тока и напряжения в предположении XL = wL, что при последовательном соединении катушек эквивалентная индуктивность цепи равна сумме индуктивностей отдельных катушек.

Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис. 5.3.2) и подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения с параметрами U = 5 В и f = 1 кГц.

Рис. 5.3.2.

Измерьте с помощью мультиметров или виртуальных приборов А1 и V1 действующие значения тока в цепи, приложенного напряжения и напряжения на каждой катушке. Результаты измерений занесите в табл. 5.3.1.

Таблица 5.3.1

I, мА

U, В

UL1, B

UL2, B

UL3, B

Рассчитайте реактивные сопротивления и индуктивности катушек, эквивалентную индуктивность цепи по данным измерений.

Вычисление индуктивных реактансов:

XL1 = UL1 ¤ IL =

XL2 = UL2 ¤ IL =

XL3 = UL3 ¤ IL =

XЭ = U ¤ I =

Вычисление угловой частоты:

w = 2pf =

Вычисление индуктивностей:

L1 = XL1 ¤ w =

L2 = XL2 ¤ w =

L3 = XL3 ¤ w =

LЭ = XLЭ ¤ w =

Трехфазные цепи синусоидального тока