Электротехника в облачном приложении Multisim Live (лабораторный практикум)

Продолжение таблицы 4.1

13	100	50	560	112	336	7,6
14	100	50	565	113	339	7,65
15	100	50	570	114	342	7,7
16	100	50	575	115	345	7,75
17	100	50	580	116	348	7,8
18	100	50	585	117	351	7,85
19	100	50	590	118	354	7,9
20	100	50	595	119	357	7,95
21	100	50	600	120	360	8
22	100	50	605	121	363	8,05
	100	50
23			610	122	366	8,1
	100	50
24			615	123	369	8,15
25	100	50	620	124	372	8,2
26	100	50	625	125	375	8,25
27	100	50	630	126	378	8,3
28	100	50	635	127	381	8,35
	100	50
29			640	128	384	8,4
30	100	50	645	129	387	8,45

4.3 Рабочее задание

4.3.1 Опыт 1

1) Соберите в Multisim Live схему с реальной катушкой индуктивности

(рисунок 4.3). В качестве источника используйте источник синусоидального напряжения «AC Voltage». В качестве реальной катушки индуктивности используйте комплексное активно-реактивное сопротивление «Impedanсe Block» с панели «Modeling blocks».

41

о

Рисунок 4.3

Тип

Сопротивления: - активное (Ом) - индуктивное

Частота

Рисунок 4.4

2) Установите параметры элементов в соответствии со своим вариантом

(таблица 4.1):

– источник переведите в режим действующего напряжения (во вкладке

«Item» вместо пункта «Peak Voltage» выберите «RMS Voltage»), введите требуемые действующее значение входного напряжения и его частоту;

– установите значение сопротивления R1;

42

– во вкладке «Item» для комплексного сопротивления «Impedanсe Block»

(рисунок 4.4) выберите тип сопротивления активно-индуктивный

(«INDUCTIVE Z LOAD»), введите заданные активное, индуктивное сопротивления катушки, а также частоту напряжения.

3) Приборы (амперметры и вольтметры) переведите в режим измерения действующих токов и напряжений (галочку в пункте «Measurement labels»

вкладки «Item» прибора переставьте в поле «Periodic»).

4) Включите симуляцию и снимите показания приборов. Результаты измерений запишите в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

Задано

Измерено

Вычислено

по методу трех вольтметров

UВХ

f

R1

RК

XL

U

R1

U

K

I

R

UKa

UL

R

K

X

L

L

1

В

Гц

Ом

Ом

Ом

В

В

А

Ом

B

B

Ом

Ом

Гн

4.3.2 Опыт 2

1) Замените в схеме Multisim Live комплексное сопротивление

«Impedanсe Block» на конденсатор (рисунок 4.5).

Рисунок 4.5

43

2)Установите емкость конденсатора в соответствии с вариантом.

3)Включите симуляцию и снимите показания приборов. Результаты измерений запишите в таблицу 4.3.

Таблица 4.3

Задано

Измерено

Вычислено по методу

трех вольтметров

UВХ

f

R1

С

U

R1

U

C

I

R

XC

С

1

В

Гц

Ом

мкФ

В

В

А

Ом

Ом

мкФ

4.3.3 Обработка результатов экспериментов

По результатам измерений для каждой схемы:

1)Постройте векторную. диаграмму токов и напряжений;

2)По методу трех вольтметров рассчитайте параметры реальной катушки - индуктивности и конденсатора и сравните их с заданными значениями;

3)Результаты вычислений занесите в таблицы 4.2 и 4.3;

4)Постройте треугольник сопротивлений.

4.4 Рекомендации к обработке результатов опытов

1) Векторная диаграмма для схемы с реальной катушкой индуктивности строится в масштабе по измеренным UВХ, UR1, UK с помощью циркуля, рисунок

4.6.

Из диаграммы линейкой с учетом масштаба измеряются величины UL и

UKа. Затем по формулам определяются искомые параметры реальной катушки.

44

Рисунок 4.6

Сопротивление R1 находится по закону Ома:

R =

U R1

1

I

.

Данные для построения треугольника сопротивлений:

R = R + R

;

X = X

;

Z =

R

2

+ X

2

.

L

1

K

2) Векторная диаграмма для схемы с конденсатором строится в масштабе по измеренным UВХ, UR1, UС .

Параметры конденсатора определяются из формулы:

	X C =	UC	=	1
		I		2 fC

Данные для построения треугольника сопротивлений:

R = R ;	X = X		;	Z =	R	2	+ X	2	.
		С
1

4.5 Содержание отчета

1) Цель работы.

2) Скрины схем электрической цепи из Multisim Live в режиме

45

симуляции, на которых видны параметры элементов вариантом и показания приборов.

3)Таблицы 4.2 и 4.3.

4)Векторные диаграммы, построенные в масштабе.

5)Расчетные формулы.

6)	Треугольники сопротивлений для цепей	R ,	L	и	R
масштабе.
7)	Выводы по работе.

в соответствии с

, C , построенные в

4.6 Контрольные вопросы

1)Объясните построение векторных диаграмм по результатам измерений.

2)Как определить параметры реальной индуктивной катушки методом трех вольтметров?

3) Запишите закон Ома для цепи

R

,

L

и для цепи

R

,

C

.

4)Что понимают под действующим значением тока?

5)Дайте определение векторной и топографической диаграмм.

6)Что понимают под треугольником сопротивлений.

7)Какую мощность измеряет ваттметр в цепи синусоидального тока?

8) Определите:

R	X	R
1	С1	2

I

~u

Z , I , U , , Q , S . Постройте векторную диаграмму.

Исходные данные:

X

С2

R	, Ом	R	2	, Ом	X	C1	, Ом	X	C 2	, Ом	P , Вт
1
	3			2		4			1		80

9)Определить индуктивность катушки, если показания приборов U = 220 B, I = 12 A, частота тока ƒ = 50 Гц.

10)К конденсатору емкостью С = 15,9·10-6 Ф подведено напряжение u

=141sin(ωt-280). Определить реактивную мощность цепи, если частота ƒ=50 Гц.

46

11) Определите:

Z

,

I

,

U

,

,

P

,

S . Постройте векторную диаграмму.

Исходные данные:

X

L1

R

X

L2

1

R

, Ом

X

L1

, Ом

X

L2

, Ом

U, В

I

1

40

10

20

100

~u

12)Дано: u = Um sin(ωt+300), i = Im sin(ωt+600). Определить угол сдвига фаз напряжения и тока.

13)Определить угловую частоту ω и частоту f синусоидально изменяющегося напряжения: u = 30 sin(157t+300), В.

14)Индуктивность катушки L = 16 мГн. Чему равно индуктивное сопротивление XL при частоте f = 50 Гц?

15)Емкость конденсатора С = 100 мкФ. Чему равно емкостное сопротивление XС при частоте f = 50 Гц?

16)Какие элементы содержит цепь, характеризуемая данной векторной

диаграммой.

I

U

17)Вольтметр показывает

U

=30 В. Определить показания амперметра.

R L

A

V

R=3 Ом XL =4 Ом

47

5 Лабораторная работа № 4. Разветвленная электрическая цепь синусоидального тока с активно-реактивными сопротивлениями

Цель работы. Экспериментально определить параметры пассивных приемников в цепях синусоидального тока при параллельном соединении.

Освоить построение векторных диаграмм напряжения и токов, треугольников проводимостей.

5.1 Краткое описание работы. Электрические схемы опытов

В работе исследуются две электрические схемы синусоидального тока с активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузкой с параллельным соединением ветвей. По результатам опытов строятся векторные диаграммы,

методом трех амперметров рассчитываются параметры катушки и конденсатора, которые сравниваются с заданными значениями.

1) В опыте 1 исследуется схема с параллельным соединением активного сопротивления и реальной катушки индуктивности (рисунок 5.1).

	A1
		A3
		A2
~uвх	R1	R2
		Z2
		L

Рисунок 5.1

2) В опыте 2 исследуется схема с параллельным соединением активного сопротивления и реального конденсатора с потерями (рисунок 5.2).

48

	A1
		A3
		A2
~uвх	R1	R2
		Z2
		C

Рисунок 5.2

3) Параметры элементов схемы заданы в таблице 5.1 и выбираются по номеру варианта.

5.2 Параметры элементов схемы

Таблица 5.1

Вариант		UВХ			f			R1			R2			L			С
		В			Гц			Ом			Ом			Гн			мкФ
1	220			50			100			100			0,3			20
2	220			50			102			102			0,31			21
	220			50
3							104			104			0,32			22
	220			50
4							106			106			0,33			23
5	220			50			108			108			0,34			24
6	220			50			110			110			0,35			25
7	220			50			112			112			0,36			26
8	220			50			114			114			0,37			27
	220			50
9							116			116			0,38			28
10	220			50			118			118			0,39			29
	220			50
11							120			120			0,4			30
12	220			50			122			122			0,41			20
13	220			50			124			124			0,42			21
14	220			50			126			126			0,43			22
15	220			50			128			128			0,44			23
	220			50
16							130			130			0,45			24

49

Продолжение таблицы 5.2

17	220	50	132	132	0,46	25
18	220	50	134	134	0,47	26
19	220	50	136	136	0,48	27
20	220	50	138	138	0,49	28
21	220	50	140	140	0,5	29
22	220	50	142	142	0,51	30
23	220	50	144	144	0,52	20
24	220	50	146	146	0,53	21
25	220	50	148	148	0,54	22
26	220	50	150	150	0,55	23
	220	50
27			152	152	0,56	24
28	220	50	154	154	0,57	25
29	220	50	156	156	0,58	26
30	220	50	158	158	0,59	27

5.3 Рабочее задание

5.3.1 Опыт 1

Рисунок 5.3

1) Соберите в Multisim Live схему с реальной катушкой индуктивности

50