Электротехника в облачном приложении Multisim Live (лабораторный практикум)
.pdfТаблица 7.2
|
|
|
Задано |
|
|
|
Измерено |
|
||
Режимы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
UВХ |
R |
|
L |
C |
I |
UR |
UL |
UC |
|
работы цепи |
|
|||||||||
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гц |
В |
Ом |
|
Гн |
мкФ |
А |
В |
В |
В |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f = f 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(резонанс) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f ≈ 0,5 f0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f ≈ 1,5 f0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7)Установите частоту генератора f ≈ 0,5 f0. Повторите измерения и занесите результаты опытов в таблицу 7.2.
8)Установите частоту генератора f ≈ 1,5 f0. Повторите измерения и занесите результаты опытов в таблицу 7.2.
9)Проведите расчеты по данным экспериментов и занесите результаты расчетов в таблицу 7.3.
Таблица 7.3
|
|
|
|
|
|
Вычислено |
|
||
Режимы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
X |
L |
X |
C |
Z |
φ=arctg(X/R) |
Θ |
||
работы цепи |
|||||||||
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ом |
Ом |
Ом |
Ом |
° |
- |
||||
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f = f 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(резонанс) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f ≈ 0,5 f0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f ≈ 1,5 f0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10) Используя опытные данные в таблице 7.2, постройте в масштабе
векторные диаграммы токов и напряжения для каждого опыта.
71
7.4 Рекомендации по обработке результатов опытов
Активное,
Ома
R = |
U |
R |
|
||
|
|
|
|
I |
|
индуктивное и емкостное сопротивления находятся по закону
X |
|
= |
U |
L |
X |
|
= |
U |
C |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
L |
|
I |
|
|
C |
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Полное сопротивление
|
U ВХ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z = |
= R2 + X 2 = R2 + ( X |
L |
− X |
C |
)2 |
|||||
|
||||||||||
|
I |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
Добротность контура |
|
|
|
|
||||||
Q = |
U |
|
U |
||
|
C 0 ВХ
.
7.5 Содержание отчета
1)Цель работы.
2)Скрины схем электрической цепи из Multisim Live в режиме симуляции, на которых видны параметры элементов в соответствии с вариантом и показания приборов.
3)Таблицы 7.2 и 7.3.
4)Векторные диаграммы, построенные в масштабе.
5)Расчетные формулы.
6)Выводы по работе.
7.6 Контрольные вопросы
1)Дайте определение режима резонанса напряжений в электрических
цепях.
2)При каком условии в цепи установится резонанс напряжений и к каким последствиям может привести?
72
3) Определите величину емкости С, при которой в изображенной цепи
установится резонанс напряжений:
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
R =40 Ом; |
e(t) |
i(t) |
|
R |
L =100 мГн; |
|
|
|||
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
f0 =50 Гц.
4) Определите добротность контура электрической цепи, изображенной на рисунке, если
|
L |
|
e(t) |
i(t) |
R |
|
||
|
|
C |
R =20 Ом;
L =50 мГн;
C =5 мкФ; f =50 Гц.
5) Дайте определение параметров ; |
f0 ; |
Q колебательного контура. Как |
||
их определить?. |
|
|
|
|
6) В электрической цепи, приведенной на рисунке, вольтметры V1 , V2 , V3 |
||||
показывают по 100 В. Определите показания вольтметраV |
и величину тока, |
|||
если R =20 Ом |
|
|
|
|
V |
V |
|
V |
|
1 |
2 |
|
3 |
|
R |
L |
|
C |
|
|
I |
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
L |
|
e(t) |
i(t) |
R |
|
||
|
|
C |
7) В электрической цепи установился режим резонанса, потребляемая мощность составляет P =100 Вт. Определите ток в цепи,
если R =25 Ом; L =20 мГн; C =500 мкФ.
73
U L
8) Напряжение на элементах цепи R , L и
=20 В; UC =60 В. Определите напряжение на входе
C составляют цепиU .
U
R
=30 В;
C R
u 
i
L
9) Укажите схему, в которой может возникнуть резонанс напряжений?
а) |
б) |
|
в) |
г) |
|
|
д) |
|
|
|
R |
|
L |
|
R |
|
R |
R |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
U |
U |
|
U |
U |
R |
U |
R |
|
|
|
L |
|
|
C |
|
|
C |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
L |
C |
|
L |
|
L |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
10) Как настроить последовательный колебательный контур в резонанс |
|||||||
напряжений? |
|
|
|
|
|
|
|
11) Определите мгновенное значение напряжения на |
L |
при резонансе, |
|||||
если u =100 sin t ; R =20 Ом; |
X C =10 Ом. |
|
|
|
|
||
|
|
R |
L |
C |
|
|
|
|
i(t) |
u (t) |
uL(t) |
|
|
|
|
|
|
R |
uC(t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u(t)
12) Вычислите угловую частоту при резонансе для цепи, приведенной на рисунке, если R =20 Ом; L =20 мГн; C =50 мкФ.
R L 
C
I
U
74
|
L |
|
e(t) |
i(t) |
R |
|
||
|
|
C |
13) Определите значение резонансной
частоты f0 для схемы, изображенной на
рисунке, если |
R =50 Ом; |
L =100 мГн; |
C =10 мкФ. |
|
|
14)Объясните почему возможно возникновение перенапряжений на отдельных элементах электрической цепи в режиме резонанса напряжений.
15)Начертите схемы электрических цепей идеального и реального последовательного колебательного контура.
16) Дано:
амперметра.
U = 100
U
В; |
R = X L = X C =10 Ом. Определите показание |
XL
|
|
А |
X |
|
X |
C |
|
|
|
R |
L |
R |
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
C |
17)
I,U R ,UC
e=100
2 sin(314t
,U L ?
+ 90 |
0 |
) |
|
В, R=20 Ом;
R C
x |
L |
= x |
|
C |
= 40
Ом. Определите
e |
L |
|
R |
||
|
75
8 Лабораторная работа №7. Исследование трехфазной цепи
при соединении приемников звездой
Цель работы. Изучить трехфазную цепь при соединении нагрузки
звездой. Экспериментально подтвердить соотношения между линейными и
фазными напряжениями и токами, научиться строить векторные диаграммы.
8.1 Краткое описание работы. Электрические схемы опытов
Вработе исследуются четырехпроводная трехфазная цепь «Звезда-звезда
снулевым проводом» (рисунок 8.1) и трехпроводная трехфазная цепь «Звезда-
звезда» (рисунок 8.2). В каждой схеме эксперименты проводятся для трех режимов работы: при симметричной нагрузке, при несимметричной нагрузке,
при обрыве одной из фаз. По результатам опытов рассчитывается активная мощность, потребляемая цепью, и строятся векторные диаграммы. Параметры элементов схемы приведены в таблице 8.1 и выбираются по номеру варианта.
U A
O U B
UC
V1
A |
a Ra |
|
A1 |
V4 |
|
|
V2 |
|
|
b |
Rb |
O |
' |
|
|
|||
|
A2 |
|
|
|
В |
|
|
V3 |
|
|
|
|
|
|
С |
c |
Rc |
|
|
|
A3 |
|
|
|
A4
Рисунок 8.1
76
O
U A
U B
UC
V1
A |
a Ra |
|
A1 |
V4 |
|
|
V2 |
|
|
b |
Rb |
O |
' |
|
|
|||
|
A2 |
|
|
|
В |
|
|
V3 |
|
|
|
|
|
|
С |
c |
Rc |
|
|
|
A3 |
|
|
|
V5
Рисунок 8.2
8.2 Параметры элементов схемы
Таблица 8.1
|
Вариант |
|
Uф |
|
Ra |
|
Rb |
|
Rc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
|
Ом |
|
Ом |
|
Ом |
|
|
1 |
|
100 |
|
100 |
|
50 |
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
100 |
|
95 |
|
55 |
|
35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
3 |
|
100 |
|
90 |
|
60 |
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
4 |
|
100 |
|
85 |
|
65 |
|
95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
5 |
|
100 |
|
80 |
|
70 |
|
90 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
6 |
|
100 |
|
75 |
|
50 |
|
85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
7 |
|
100 |
|
70 |
|
45 |
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
65 |
|
40 |
|
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
9 |
|
100 |
|
60 |
|
35 |
|
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
55 |
|
30 |
|
65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
11 |
|
100 |
|
60 |
|
25 |
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
12 |
|
100 |
|
65 |
|
30 |
|
55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
70 |
|
35 |
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
14 |
|
100 |
|
75 |
|
25 |
|
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
15 |
|
100 |
|
80 |
|
30 |
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
77
Продолжение таблицы 8.1
16 |
100 |
85 |
25 |
45 |
|
|
|||
17 |
100 |
90 |
25 |
50 |
|
|
|||
18 |
100 |
95 |
35 |
55 |
|
|
|||
19 |
100 |
100 |
40 |
60 |
|
|
|||
20 |
100 |
95 |
45 |
65 |
|
|
|||
21 |
100 |
90 |
30 |
70 |
|
|
|||
22 |
100 |
85 |
35 |
75 |
|
|
|||
23 |
100 |
80 |
40 |
80 |
|
|
|||
24 |
100 |
75 |
45 |
85 |
|
|
|||
|
100 |
|
|
|
25 |
70 |
50 |
90 |
|
|
|
|||
26 |
100 |
65 |
45 |
95 |
|
|
|||
27 |
100 |
60 |
40 |
100 |
|
|
|||
28 |
100 |
55 |
30 |
95 |
|
|
|||
|
100 |
|
|
|
29 |
50 |
70 |
90 |
|
|
|
|||
30 |
100 |
45 |
60 |
85 |
|
|
8.3 Рабочее задание
8.3.1Эксперимент 1 - Четырехпроводная трехфазная цепь («Звезда-звезда
снулевым проводом»)
1) Соберите в Multisim Live схему. В качестве источников используйте источники синусоидального напряжения «AC Voltage». Последовательность сборки схемы показана на рисунке 8.3.
ВАЖНО! При установке вольтметров обратите внимание на точку подключения и обозначение второго щупа вольтметра («эталонного зонда»):
–у вольтметра Uл «эталонный зонд» – REF1;
–у вольтметров Ua, Ub, Uc – общий «эталонный зонд» – REF2.
Порядок подключения и выбора эталонного зонда подробно описан в
пункте 2) раздела 1.
78
a)
б)
Рисунок 8.3
79
В схеме рисунка 8.3:
–вольтметр «Uл» измеряет линейное напряжение источника ;
–амперметры «IА», «IB», «IC» измеряют фазные (линейные) токи;
–амперметр «IN» измеряет ток нулевого провода;
–вольтметры «Ua», «Ub», «Uc» измеряют фазные напряжения на нагрузке.
2) Все источники переведите в режим действующего напряжения
(RMS Voltage) во вкладке «Item» и установите на них трехфазную
симметричную систему напряжений
U |
|
=U e |
j 0 |
A |
|
||
|
|
|
;
UB =U e− j120 ;
U |
|
=U e |
|
|
|
j120 |
. Действующее значение напряжения приведено в таблице 8.1, |
|
C |
|
|
|
|
|
устанавливаемые параметры вкладки «Item» для каждого источника и пример установки параметров для фазы B показаны на рисунке 8.4.
Рисунок 8.4
80