Лабораторная работа №6, 18 Вариант — Анализ неразветвленной электрической цепи синусоидального тока № 200377-6

Дисциплина: «Электротехника»
Лабораторная работа №6, 18 Вариант — Анализ неразветвленной электрической цепи синусоидального тока № 200377-6
Цена 150 р.

Цель работы: теоретический расчёт и моделирование неразветвленной электрической цепи синусоидального тока.

Теоретические сведения
В цепи синусоидального тока пассивными элементами (то есть элементами, оказывающими сопротивление протеканию тока) являются резистор, катушка индуктивности и конденсатор.
Поведение резистора не отличается от его поведения в цепи постоянного тока. Резистор, в соответствии с законом Ома, всегда потребляет энергию и фаза падения напряжения на нём совпадает с фазой протекающего через него тока. Поэтому сопротивление резистора в цепи синусоидального тока называют активным.
Катушка индуктивности способна запасать магнитную энергию (магнитную составляющую электромагнитной волны переменного тока) при возрастании модуля значения переменного тока и отдавать её обратно в цепь при уменьшении модуля значения переменного тока. Количественно эта её способность характеризуется параметром «индуктивность L», измеряемом в генри [Г]. Катушка индуктивности «препятствует» изменению протекающего через неё тока и поэтому фаза синусоидального тока всегда отстаёт от фазы падения напряжения на ней на 90˚ независимо от частоты тока. Сопротивление катушки индуктивности рассчитывается по формуле XL = ω L.
Конденсатор способен запасать электрическую энергию (электрическую составляющую электромагнитной волны переменного тока) при возрастании модуля значения переменного напряжения и отдавать её обратно в цепь при уменьшении модуля значения переменного напряжения. Количественно эта его способность характеризуется параметром «ёмкость С», измеряемом в фарадах [Ф]. Конденсатор «препятствует» изменению приложенного к нему напряжения и поэтому фаза синусоидального напряжения всегда отстаёт от фазы протекающего через него тока на 90˚ независимо от частоты. Сопротивление конденсатора рассчитывается по формуле XС = 1 / ω С.
Сопротивление катушки индуктивности и конденсатора, включённых в цепь синусоидального тока, называют реактивным.
При последовательном RL или RC включении значение (модуль) общего сопротивления цепи, называемого комплексным сопротивлением z, вычисляется по формулам:
— для RL – цепи, — для RC – цепи.
Значение фазового угла между синусоидами напряжения и тока будет меньше 90˚, причём в RL – цепи ток будет отставать от напряжения, а в RC – цепи наоборот ток будет опережать напряжение:
Arctg φrl = ω L/.RК и Arctg φrС = — 1./R. ωС соответственною
При использовании аппарата комплексных чисел состояние цепи можно описать законом Ома:
для RL – цепи;
для RC – цепи.
Здесь Z – полное комплексное сопротивление цепи,
φ – фазовый угол между комплексом действующего значения напряжения и комплексом действующего значения тока ,
— комплекс действующего значения падения напряжения на резисторе,
— комплекс действующего значения падения напряжения на катушке индуктивности,
— комплекс действующего значения падения напряжения на конденсаторе.
Следует отметить, что при увеличении частоты f от нуля до бесконечности фазовый угол φ изменяется от 0˚ до 90˚ в RL – цепи и от -90˚ до 0˚ в RC – цепи.
2. Моделирование схемы

Включите компьютер и установите в нём программу моделирования электронных схем EWB.
Соберите на электронном столе схему, приведённую на рис.6.1.
Для измерения действующих значений в ней использованы амперметр и вольтметры (в диалоговом окне их нужно перевести на измерение переменного тока). Для измерения фазовых углов используется осциллограф.
Изменение коэффициента передачи и фазового угла на выходе цепи при изменении частоты удобно наблюдать с помощью измерителя АЧХ – ФЧХ. Этот прибор рисует амплитудно-частотную (в положении magnitude) или фазо-частотную (в положении phase) характеристику. Чтобы экран измерителя использовался полностью, следует установить диапазон изменения частот от 10 Гц до 100 кГц в логарифмическом масштабе, диапазон изменения коэффициента передачи от 0 до 1 в линейном масштабе, изменения фазы – от 0˚ до 90˚. Значение параметра для конкретной частоты, установленной с помощью вертикальной визирной линии, можно наблюдать на цифровом табло.
Cном=2 мкФ; R=1 кОм; f=0.05 кГц.
Рассчитаем для f=f:
Выводы по работе:
В ходе лабораторной работы был сделан теоретический расчёт неразветвленной цепи синусоидального тока и результаты совпали с результатами моделирования в системе Workbench