Лабораторная работа электротехника

Лабораторная работа 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Цель работы – экспериментальное исследование частотных характеристик линейных двухполюсников, содержащих индуктивный и емкостной элементы и анализ резонансных режимов их работы.

Указания к выполнению работы

К работе следует приступать после изучения раздела “Резонанс в электрической цепи” по одному из учебников списка литературы, приведённого в конце настоящего пособия. Выполнить расчеты для указанных преподавателем  параметров элементов исследуемых цепей.

1. Программа работы

1. Исследование частотных характеристик электрической цепи с последовательным соединением резистивного, индуктивного и емкостного элементов. Анализ режима резонанса напряжений.

2. Исследование частотных характеристик электрической цепи с параллельным соединением ветвей с индуктивным и емкостным элементами. Анализ режима резонанса токов.

2. Описание лабораторной установки


Эксперимент проводится на стенде, описанном в работе 3. При выполнении пунктов 1 и 2 программы к зажимам «а1» и «б1» контактной панели стенда (рис.3.1) подключаются электрические цепи, собранные по схемам, представленным на рисунке 4.1, а и б соответственно.

3. Методика выполнения работы

3.1. Методика выполнения пункта 1 программы.

Собрать и подключить к зажимам «а1» и «б1» лабораторной установки электрическую цепь, представленную на рисунке 4.1, а.

По заданию преподавателя установить на магазинах параметры элементов и рассчитать для них резонансную частоту  Гц.

Установить частоту напряжения генератора, соответствующую расчётному значению резонансной частоты

Включить тумблеры «Сеть» генератора, усилителя и осциллографа и установить по вольтметру V заданное значение напряжения на зажимах исследуемой цепи в пределах 10¼30 В.

Медленно вращая ручку настройки частоты генератора Г6-15 и наблюдая за сигналами на экране осциллографа, добиться нулевого сдвига фаз между током и напряжением.

Определить экспериментальное значение резонансной частоты f0э по шкале генератора и измерить резонансное значение тока I0, напряжение на зажимах магазина сопротивлений UR10, напряжение на зажимах магазина индуктивностей Uк0 , напряжение на зажимах магазина емкостей UС0. и угол сдвига фаз между напряжением и током j0. Измерение напряжений производится вольтметрами V1, V2 и V3 (рис. 4.1), а измерение фазового сдвига – с помощью осциллографа по методике, изложенной в описании к лабораторной работе 3.

Занести результаты измерений в таблицу 4.1.

Изменяя частоту генератора при неизменном напряжении U на зажимах цепи, снять 8-10 точек зависимостей I(f), j(f), UR1(f), Uк(f) и UС(f) в диапазоне частот от 0.5 f0 до 1.5 f0 и занести показания приборов в соответствующие ячейки таблицы 4.1.

Таблица 4.1.

f

U= В; R1= Ом; Rк= Ом; L= мГн; C= мкФ

Расчет

Эксперимент

f0р= Гц; Qр= 

f0э= Гц; Qэ= 

j

I

UR1

j

I

UR1

Гц

град

А

В

град

А

В

(f0э)

При заполнении таблицы 4.1 расчет тока и фазового сдвига между напряжением и током на входе исследуемой цепи можно выполнить по формулам, представленным в строке 6 таблицы 3.1. Расчёт действующих значений напряжений на элементах цепи UR1, Uк и UС следует выполнить самостоятельно. Расчетное Qр и экспериментальное Qэ значения добротности контура можно вычислить как  и , где  – характеристическое сопротивление.


3.2. Методика выполнения пункта 2 программы

Собрать и подключить к зажимам «а1» и «б1» лабораторной установки электрическую цепь, представленную на рисунке 4.1, б.

По заданию преподавателя установить на магазинах параметры элементов и рассчитать для них резонансную частоту  Гц.

Установить частоту генератора, равную расчетной резонансной частоте.

Включить тумблеры «Сеть» генератора, усилителя и осциллографа и установить по вольтметру заданное значение напряжения на зажимах исследуемой цепи в пределах 10 ¸30 В.

Медленно вращая ручку настройки частоты генератора Г6-15 и наблюдая за сигналами на экране осциллографа, добиться нулевого сдвига фаз между током и напряжением.

Определить экспериментальное значение резонансной частоты f0э по  шкале генератора и измерить резонансное значение тока I0 на входе, тока в ветви с индуктивностью I10, тока в ветви с конденсатором I20 и угол сдвига фаз j0 между входным напряжением и током.

Занести результаты измерений в таблицу 4.2. Измерение токов I10 и I20, осуществляется амперметрами соответственно А1 и А2, а измерение фазового сдвига – с помощью осциллографа по методике, изложенной в описании к лабораторной работе 3.

Изменяя частоту генератора при неизменном напряжении U на зажимах цепи, снять 8 - 10 точек зависимостей I(f), j(f), I1(f) и I2(f) в диапазоне частот от 0.5×f0  до 1.5×f0 и занести показания приборов в соответствующие графы таблицы 2.2.

При заполнении таблицы 4.2 расчет тока и фазового сдвига между напряжением и током на входе исследуемой цепи можно выполнить по формулам, представленным в строке 9 таблицы 3.1. Расчёт действующих значений токов I1, и I2 следует выполнить самостоятельно.

Расчетное значение добротности данной цепи определяется по формуле

.

Экспериментальное значение добротности цепи Qэ следует определить через полосу пропускания частот контура 2Df по графику зависимости I(f), полученной экспериментально.

Таблица 4.2

f

U= В; R1= Ом; Rк= Ом; L= мГн; C= мкФ

Расчет

Эксперимент

f0р= Гц; Qр= 

f0э= Гц; Qэ= 

j

I

I1

I2

j

I

I1

I2

Гц

град

А

град

А

(f0э)

Содержание отчета

Схемы измерений и перечень приборов.

Заполненные таблицы. Расчетные формулы и расчеты.

Графики характеристик I(f), Uк(f), UC(f), φ (f) по пункту1 программы.

Графики характеристик I(f), I1(f), I2(f), φ(f) по пункту 2 программы.

Выполненные в масштабе векторные диаграммы для состояния резонанса.

Электротехника ТОЭ типовые задания примеры Лабораторные