Лабораторные, практические и курсовые работы. Расчет электрических цепей на ЭВМ



НазваниеЛабораторные, практические и курсовые работы. Расчет электрических цепей на ЭВМ
страница4/6
Дата08.06.2013
Размер0.84 Mb.
ТипДокументы
источник
1   2   3   4   5   6
. Лабораторная работа № 2

Разветвленная электрическая цепь синусоидального тока с активно-реактивными сопротивлениями. Резонанс токов

Цель работы: исследование электрических цепей с параллельным соединением R, L и C элементов, изучение явления резонанса тока.

Вызов элементов электрической цепи на монтажную панель ЭВМ осуществляется клавишами F1 (R-цепь), F2 (С-цепь), F3 (RС-цепь), F4 (RL-цепь), F5 (RLС-цепь), F6 (ре­зонанс в RLС-цепи).

По показаниям амперметра и вольтметра следует определить величины активных и реактивных проводимостей, полную мощность и cos.

R-цепь. К источнику питания подключить активное сопротивление R.

На монтажной панели ЭВМ составить электрическую схему измерений, включающую:

– амперметр А и вольтметр V для измерения общей мощности S цепи;

– ваттметр W для измерения активной мощности Р цепи;

– амперметр А1 для измерения силы тока IR, протекающего через активное сопротивление R.

Провести серию опытов, установив напряжение источника питания U 127 В, 220 В с частотой 50 Гц и 220 В с частотой 100 Гц. Составить и заполнить табл.2.10 измеренными значениями.

Определить величину проводимости активного сопротивления ^ R.

Построить векторную диаграмму для IR (опыт 220В, 50Гц).

Объяснить полученное значение cos.

С-цепь. К источнику питания подключить конденсатор С.

На монтажной панели ЭВМ составить электрическую схему измерений, включающую:

– амперметр А и вольтметр V для измерения общей мощности S цепи;

– ваттметр W для измерения активной мощности Р цепи;

– амперметр А1 для измерения силы тока IС, протекающего через конденсатор С.

Провести серию опытов, установив напряжение источника питания U 127 В, 220 В с частотой 50 Гц и 220 В с частотой 100 Гц. Составить и заполнить измеренными значениями табл.2.11.

^ Таблица 2.10. Измеренные и расчетные параметры в R-цепи



Установить

Измерить

Вычислить

f, Гц

U, В

I, А

Р, Вт

IR, A

YR,Cм

S, ВА

cos

1

50

127



















2

50

220



















3

100

220



















^ Таблица 2.11. Измеренные и расчетные параметры в C-цепи



Установить

Измерить

Вычислить

f, Гц

U, В

I, А

Р, Вт

IC, A

YC,Cм

S, ВА

cos

1

50

127



















2

50

220



















3

100

220



















Определить величину проводимости конденсатора ^ С.

Построить векторную диаграмму для IС (опыт 220 В, 50 Гц и 100 Гц).

Объяснить полученное значение cos.

RС-цепь. К источнику питания параллельно подключить активное сопротивление R и конденсатор С.

На монтажной панели ЭВМ составить электрическую схему измерений, включающую:

– амперметр А и вольтметр V для измерения общей мощности S цепи;

– ваттметр W для измерения активной мощности Р цепи;

– амперметр А1 для измерения силы тока IR, протекающего через активное сопротивление R;

– амперметр А2 для измерения силы тока IС, протекающего через конденсатор С.

Провести серию опытов, установив напряжение источника питания U 127 В, 220 В с частотой 50 Гц и 220 В с частотой 100 Гц. Составить и заполнить табл.2.12. измеренными значениями.

Определить величину общей проводимости RС-цепи.

Проверить первый закон Кирхгофа (в комплексной форме).

Построить векторные диаграммы для IR, IС, I (опыт 220 В, 50 Гц и 100 Гц).

Объяснить полученное значение I, cos.

RL-цепь. К источнику питания подключить катушку индуктивности.

На монтажной панели ЭВМ составить электрическую схему измерений, включающую:

– амперметр А и вольтметр V для измерения общей мощности S цепи;

– ваттметр W для измерения активной мощности Р цепи;

– амперметр А1 для измерения силы тока Iк, протекающего через катушку индуктивности L.

Провести серию опытов, установив напряжение источника питания U 127 В, 220 В с частотой 50 Гц и 220 В с частотой 100 Гц. Составить и заполнить измеренными значениями табл.2.13.

Определить общую проводимость ^ RL - цепи.

Построить векторную диаграмму для Iк (опыт 220 В, 50 Гц).

Объяснить полученное значение cos.

RLС-цепь. К источнику питания параллельно подключить активное сопротивление R, индуктивное сопротивление L и конденсатор С.

На монтажной панели ЭВМ составить электрическую схему измерений, включающую:

– амперметр А и вольтметр V для измерения общей мощности S цепи;

^ Таблица 2.12. Измеренные и расчетные параметры RС-цепи



Установить

Измерить

Вычислить

f, Гц

U, В

I, А

Р, Вт

IR, A

IC, A

YR,



YC,



Y,



S,

ВА

cos

1

50

127




























2

50

220




























3

100

220




























^ Таблица 2.13. Измеренные и расчетные параметры в RL-цепи



Установить

Измерить

Вычислить

f, Гц

U, В

I, А

Р, Вт

Iк

Yк ,См

Gк

Bк

S, ВА

cos

1

50

127

























2

50

220

























3

100

220

























^ Таблица 2.14. Измеренные и расчетные параметры в RLС-цепи



Установить

Измерить

Вычислить

f, Гц

U, В

I, А

Р, Вт

IR,

А

IL,

А

IС,

А

Y,



YR,



YL, Cм

YC, Cм

S,

ВА

cos

1

50

127

































2

50

220


































3

100

220


































^ Таблица 2.15. Измеренные и расчетные параметры RLС-цепи



Установить

Измерить

Вычислить

С,

мкФ

U, В

I, А

Р, Вт

IR,

А

IL,

А

IС,

А

Y,



YR,



S,

ВА

cos

1

Ср

127




























2

Ср+10

127




























3

Ср+20

127




























4

Ср – 10

127




























5

Ср – 20

127





























– ваттметр ^ W для измерения активной мощности Р цепи;

– амперметр А1 для измерения силы тока IR, протекающего через активное сопротивление R;

– амперметр А2 для измерения силы тока IС, протекающего через конденсатор С;

– амперметр А3 для измерения силы тока IL, протекающего через индуктивное сопротивление L.

Провести серию опытов, установив напряжение источника питания U 127 В, 220 В с частотой 50 Гц и 220 В с частотой 100 Гц. Составить и заполнить табл.2.14. измеренными значениями.

Определить общую проводимость RLС-цепи.

Проверить первый закон Кирхгофа (в комплексной форме).

Построить векторные диаграммы для I, IR, IС, IL (опыт 220 В, 50 Гц и 100 Гц).

Объяснить полученное значение cos.

Определить условия резонанса токов в разветвленной цепи.

Для электрической RLС-цепи установить напряжение питания цепи 127В и частоту 50 Гц.

Изменяя задатчиком емкости конденсатора, установить равенство токов в ветвях конденсатора IС и индуктивного сопротивления IL. Измерить силу тока в ветвях и занести в табл.2.15. Записать полученное значение емкости конденсатора Ср (резонансное).

Установить значение емкости конденсатора: Ср+10 мкФ, Ср+20 мкФ, Ср – 10 мкФ, Ср – 20 мкФ. Измерить силу токов IR, IL, IС и занести в табл.2.15.

Определить общую проводимость RLС-цепи.

Проверить первый закон Кирхгофа (в комплексной форме).

Построить векторные диаграммы для I, IR, IL, IС (для всех опытов).

Объяснить полученное значение cos.

Построить графики I= f(С), Y =f(С), cos=f(С).

Расчет электрических цепей с параллельным соединением активно-реактивных сопротивлений. Резонанс токов. (семинар). Программа CON2_1

Электрическая цепь состоит из соединённых последовательно-параллельно резисторов, индуктивностей и ёмкостей. К электрической цепи приложено внешнее напряжение.

Заданы: внешнее напряжение, величины сопротивлений в цепи.

Требуется определить:

– действующие токи в ветвях, показание вольтметра, полную, активную и реактивную мощности цепи;

– условия резонанса токов, действующие токи в ветвях и активную мощность цепи при резонансе.

Законы применяемые при решении задачи:

– закон Ома;

– первый закон Кирхгофа.

Алгоритм решения задачи:

а) выразить заданные параметры электрической цепи в комплексной форме;

б) выбрать направления токов на участках цепи;

в) вычислить комплексные, действующие значения токов в ветвях;

г) вычислить комплексное и действующее значения напряжения между заданными точками цепи;

д) вычислить полную, активную и реактивную мощности, cos;

е) из условия резонанса токов определить действующие значения токов в ветвях и вычислить активную мощность в цепи.

Для схемы, изображенной на рис. 2.40, определить:

– комплексные I, I1, I2 и действующие I, I1, I2 токи в ветвях;

– показания вольтметра V1 - 2 , включенного между точками 1 - 2;

– полную S, активную Р и реактивную Q мощности в цепи, cos;

– значение ^ Х3, обеспечивающее резонанс токов;

– действующие токи Iр, I1р, I2р в ветвях при резонансе токов;

– активную мощность Рр при резонансе токов.



Рис.2.40. Схема электрической цепи с параллельным соединением
активно-реактивных сопротивлений: U=20sin В; R1=X1=X3=10 Ом; X2=20 Ом

Задание:

Для заданного варианта (табл.2.16.) вычислить комплексные токи в ветвях I, определить действующие значения токов I, I1, I2 и показания вольтметра U1-2, вычислить полную S, активную Р и реактивную Q мощности в цепи, cos, величину сопротивления X3p, обеспечивающего резонанс токов в цепи, определить значения действующих токов Ip, I1p, I2p в ветвях и вычислить активную Pp мощность в цепи при резонансе токов.

Расчеты можно проводить на ЭВМ с использованием программы «Калькулятор комплексных чисел».

Для контроля расчетов предназначена программа CON2_1, которая позволяет контролировать:

– преобразование параметров электрической схемы в комплексные числа;

– значения действующих токов I, I1, I2 в ветвях;

– показания вольтметра U1-2;

– вычисленные значения мощностей S, Р, Q и cos;

– вычисленные значения сопротивления X3p, действующие значения токов Ip, I1p, I2p в ветвях и значение активной мощности Pp при резонансе токов.

В состав программы CON2_1 включен контрольный пример.

^ Таблица 2.16. Параметры электрических цепей для схем 1 3

№ вар.



схемы

U,

В

R,

Ом

Х1,

Ом

Х2,

Ом

Х3,

Ом

Х4,

Ом

1

1

100

10

10

30

70

70

2

1

– 100

10

30

10

40

40

3

2

100exp(–j300)

60

80

150

20

-

4

3

100

6

8

-

10

-

5

1

100

10

10

40

70

70

6

3

220

2

6

-

10

-

7

1

– 100

10

50

20

40

40

8

2

100 exp(–j300)

60

60

200

100

-

9

3

100

6

4

-

16

-

10

1

– 100

10

40

15

40

40

11

3

220

2

6

-

5

-

12

1

100

10

15

40

70

70

13

3

100

6

6

-

14

-

14

2

100 exp(–j300)

60

70

180

100

-

15

3

220

2

4

-

12

-

16

3

100

2

4

-

20

-

17

1

100

10

10

30

70

70

18

2

100 exp(–j300)

60

80

160

120

-

19

1

– 100

10

30

10

40

40

20

3

220

2

6

-

3

-

21

2

100 exp(–j300)

60

70

170

100

-

22

3

100

6

10

-

8

-

23

1

– 100

10

35

10

40

40

24

2

100 exp(–j300)

60

80

160

200

-

25

1

100

10

10

35

70

70

26

3

220

2

8

-

14

-

27

2

100 exp(–j300)

60

60

100

200

-

28

3

100

6

8

-

6

-

29

1

100

10

10

30

270

270

30

1

– 100

10

30

10

40

40


Схемы для табл.2.16




Расчет замкнутого контура электрических цепей с одним или несколькими источниками питания. (Практические работы). Программа CON3_1

Электрическая цепь состоит из последовательно соединенных резисторов, индуктивностей, ёмкостей и источников переменного тока и приведена на рис.2.42.

Заданы: ЭДС источников тока, величины сопротивлений в цепи.

Требуется определить:

– комплексный и действующий контурный токи;

– падение напряжения на заданных участках цепи;

– полную, активную и реактивную мощности в цепи, cos.

Законы, применяемые при решении задачи:

– закон Ома;

– второй закон Кирхгофа;

Алгоритм решения задачи:

а) преобразовать заданные параметры электрической цепи в комплексные величины;




Рис.2.42. Схема замкнутого контура электрической цепи.


б) выбрать направление контурного тока;

в) вычислить комплексное и действующее значения контурного тока, применив второй закон Кирхгофа;

г) определить показания вольтметра для заданного линейного участка цепи;

д) вычислить полную, активную и реактивную мощности цепи, cos.

Определить:

– комплексное I, и действующее I значения контурного тока;

– показания вольтметра V1–2, включенного между 1 и 2 точками;

– полную S, активную Р и реактивную Q мощности в цепи, cos.

Задание

Для заданного варианта (табл.2.17) рассчитать: комплексное I , действующее I значения контурных токов, падение напряжения на участке m - n, полную S , активную Р и реактивную Q мощности в цепи, cos.

Расчеты можно проводить на ЭВМ с использованием

программы "Калькулятор комплексных чисел".

Для контроля расчетов предназначена программа CON3_1, которая позволяет контролировать:

– преобразование параметров электрической схемы в комплексные числа;

– комплексные и действующие значения контурных токов;

– величину падения напряжения на участке цепи;

– значения полной, активной и реактивной мощностей в цепи, cos.

В состав программы CON3_1 включен контрольный пример.


^ Таблица 2.17. Параметры электрической цепи для схем 1 3

№ вар



сх.

Е1 (е1),

В

Е2 (е2),

В

R,

Ом

Х1,

Ом

Х2,

Ом

Х3,

Ом

m-n

1

1

141sin

141cos

4

4

14

7

1 - 4

2

1

100

282sin(t –/2)

5

5

0

5

2 - 5

3

1

0

100sin (t –/4)

10

0

15

5

3 - 6

4

2

0

60 – j80

0

15

0

5

6 - 3

5

2

100sin

200

4

12

0

0

4 - 1

6

2

0

100sin

0

5

28

3

2 - 5

7

3

282sin (t –)

141sin

40

30

0

10

1 - 4

8

3

80+j60

0

20

10

5

0

4 - 1

9

3

100+j100

141sin(t –)

0

75

25

50

5 - 2

10

1

j100

0

0

18

15

7

1 - 4

11

1

30

– 20+j50

0

0

12

10

3 - 5

12

1

42.3sin

0

9

0

0

12

6 - 4

13

2

30 – j40

80

6

6

15

1

5 - 3

14

2

141sin

– 100 – j100

5

5

15

1

5 - 3

15

2

30

70

0

5

10

15

3 - 6

16

3

j80

0

0

35

0

15

6 - 3

17

3

282sin

282cos

3

0

0

1

3 - 6

18

3

60 sin

0

3

0

6

9

1 - 4

19

1

j100

50

0

18

13

0

2 - 5

20

1

100

200sin (t –/4)

0

5

0

20

6 - 4

21

1

0

60+j80

8

0

6

0

2 - 4

22

2

100

0

8

0

8

14

2 - 6

23

2

j160

120

6

0

8

0

2 - 5

24

3

40

40

12

12

6

34

6 - 3

25

3

0

282sin

0

0

24

4

1 - 4

26

2

141sin

141cos

4

4

14

7

1 - 4

27

3

100sin

200

4

12

0

0

4 - 1

28

2

j100

0

0

18

15

7

1 - 4

29

1

100

0

8

0

8

14

2 - 6

30

3

100

282sin(t –/2)

5

5

0

5

2 - 5
1   2   3   4   5   6



Похожие:



Если Вам понравился наш сайт, Вы можеть разместить кнопку на своём сайте или блоге:
refdt.ru


©refdt.ru 2000-2013
условием копирования является указание активной ссылки
обратиться к администрации
refdt.ru