«Резонансные характеристики цепи
с последовательно соединенными элементами R, L, C»
Схема исследуемой электрической цепи представлена на рис. 1П.
Рис. 1П
Напряжение U = В, частота Гц.
Параметры элементов: Ом; L = мГн; мкФ.
Результаты измерений представлены в табл. 1П.
Таблица 1П
С, мкФ | , мA | Uк, B | UC, B | j, град | Р, Вт | Примечания |
3,3 | Величина резонансной емкости мкФ | |||||
4,7 | ||||||
6,8 | ||||||
Предварительные расчеты выполнены при .
Uк0 = | UC0 = | Р = |
Работу выполнили: ____________________________________
Работу проверил: _____________________________________
Содержание отчета
1. Нарисовать схему замещения исследуемой электрической цепи, указать величины параметров Rк, L, C и частоты f.
2. По данным табл. 1П протокола рассчитать резонансные характеристики: ; ; и . Результаты расчета записать в таблице.
3. По данным п. 2 построить зависимости , , Зависимости рекомендуется строить на одном рисунке. По графикам определить добротность контура. Сравнить ее со значением, рассчитанным по параметрам цепи.
4. По данным п. 2 построить зависимости , и . Зависимости рекомендуется строить на одном рисунке. На этом же рисунке показать график зависимости от емкости сдвига по фазе между напряжением и током.
5. Построить в масштабах векторные диаграммы тока и напряжений при резонансной емкости и емкостях 10 мкФ и 47 мкФ.
Отчет по лабораторной работе № 7
«Резонансные характеристики цепи
с последовательно соединенными элементами R, L, C»
Схема электрическая цепи представлена на рис. 1.
Рис. 1
Из протокола измерений:
напряжение U = В;
частота Гц;
индуктивность L = мГн;
активное сопротивление катушки Ом;
емкость мкФ.
Экспериментальные данные из протокола измерений представлены в табл. 1.
Таблица 1
С, мкФ | , мA | Uк, B | UC, B | j, град | Р, Вт | UR, B | UL, B | Q, ВА | S, ВА |
3,3 | |||||||||
4,7 | |||||||||
6,8 | |||||||||
Расчет резонансных характеристик
Напряжения на активном и реактивном сопротивлении катушки соответственно равны: и . Реактивная и полная мощности определяются, как и . Результаты расчета этих зависимостей внесены в табл. 1.
По данным табл. 1 на рис. 1 построены экспериментальные , и расчетные , резонансные характеристики.
Рис. 1
Из графиков рис. 1 добротность = .
Добротность, рассчитанная через параметры цепи: = .
На рис. 2 построены зависимости , , , .
Рис. 2
Построение векторных диаграмм
По данным табл. 1 на рис. 3 для емкостей С1 = 10 мкФ, С0 = мкФ и С3 = 47 мкФ построены векторные диаграммы тока и напряжения цепи в масштабах: В см, = мА см.
С1 = 10 мкФ | С0 = мкФ | С3 = 47 мкФ |
Рис. 3
Работу выполнил: ____________________________________
Работу принял: ______________________________________
Лабораторная работа № 8
Исследование режима резонанса при параллельном
соединении катушки индуктивности и конденсатора
Целью работы является исследование резонансных явлений и частотных характеристик электрической цепи, содержащей элементы R, L, C.
Общие сведения
В лабораторной работе исследуются резонансные явления в цепи со схемой замещения рис. 8.1. Резонанс достигается изменением частоты синусоидального напряжения .
Комплексная проводимость цепи
.
На частоте резонанса эквивалентная реактивная проводимость цепи В0 = 0. Получаем: или , где – волновое сопротивление контура. Тогда резонансная частота или . При резонансе комплексная проводимость | Рис. 8.1 |
. Реактивное сопротивление , тогда . Ток при резонансе .
Реактивные проводимости катушки и конденсатора равны. Реактивные составляющие токов в ветвях катушки и конденсатора: .
При выполнении условия реактивные токи могут существенно превышать ток и в цепи возникает резонанс токов.
Добротность контура .
Зависимости проводимостей , , , ,
, ,
; угла сдвига фаз называются частотными характеристиками цепи.
Зависимости от частоты действующих значений токов , , их активных и реактивных составляющих называют резонансными характеристиками.
Содержание и порядок выполнения работы
В лабораторной работе используют: источник синусоидального напряжения из модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР; измерительные приборы из блоков ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ и МОДУЛЬ МУЛЬТИМЕТРОВ.
Частоту f0 и параметры пассивных элементов задает преподаватель. Рекомендуемые значения представлены в табл. 8.1.
Таблица 8.1
L, мГн | C, мкФ | L, мГн | C, мкФ | L, мГн | C, мкФ | L, мГн | C, мкФ |
3,3 | 4,7 | 6,8 | |||||
· Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1П. ТумблерSA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ установить в положение I2.
· Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.
· Заданные преподавателем величины пассивных элементов установить в блоке МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ и записать в протокол измерений.
· Выполнить предварительные расчеты, указанные в протоколе измерений.
· Включить автоматический выключатель QF блока модуль питания и тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Переключатель Форма установить в положение . Регулятором Амплитуда установить величину действующего значения напряжения U = 5–7 В. Убедиться, что на частотах 0,2 f0 и 2 f0 токовая защита модуля не срабатывает. Действующее значение напряжения U поддерживать постоянным во всех опытах.
· Экспериментально определить частоту f0 ( 0 = 0).
· Выполнить измерения для указанных в табл. 1П протокола относительных частот ( f0 – частота резонанса в эксперименте). Для измерения действующих значений токов и использовать мультиметры в режиме измерения переменного тока ( 7,5 Ом).
· Протокол измерений утвердить у преподавателя.
· Выключить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОРи автоматический выключатель QF блока модуль питания.