Исследование схемы параллельного соединения цепи переменного тока с R, l и C. Резонанс токов

• Название: Исследование схемы параллельного соединения цепи переменного тока с R, l и C. Резонанс токов
• Дата: 29.04.2022
• Размер: 281.27 Kb.
• Имя файла: laba_4 (1).docx
• Тип: Исследование; #504338

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное общеобразовательное учреждение высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет» Кафедра электротехники и электрооборудования предприятий

ОТЧЁТ

По лабораторной работе № 4

«Исследование схемы параллельного соединения цепи переменного тока с R, L и C. Резонанс токов»

Выполнил

Студент гр.БГБ-19-02 Шарабин Х.Р.В.

Проверил

ассистент Васильев П.И.


Уфа 2022

Цель работы: Исследование схемы параллельного соединения цепи переменного тока. Исследование резонансного режима
Приборы и элементы:

1. 
   Амперметр.
   
2. 
   Вольтметры.
   
3. 
   Источник переменной ЭДС.
   
4. 
   Источник переменного тока.
   
5. 
   Боде-плоттер (графопостроитель).
   
6. 
   Резистор.
   
7. 
   Индуктивность.
   
8. 
   Ёмкость.
   

Порядок выполнения работы:

1. 
   Эксперимент №1. Исследование схемы параллельного соединения цепи переменноготока.
   

Исследованиесхемыспомощьюграфопостроителя

1. 
   На рабочем поле собрать схему параллельного соединения с источником тока частотой 50 Гц (рис.4.1) и схему параллельного соединения с источником напряжения 120 В частотой 50 Гц (рис.4.2)
   

L L

Рис.4.1. Рис.4.2.

2. 
   Из таблицы вариантов (табл.4.1.) задать параметры элементов схемы согласно варианту
   

Таблица 4.1

3. 
   Определить угол сдвига фаз между напряжением и током: а) сопротивление конденсатора:
   

Х_С =1/(2πƒС)=1/(2*3,14*50*80*10^-6)=39,78Ом
б) сопротивление индуктивной катушки: Х_L =2πƒL=2*3,14*50*95*10^-3=29,8Ом

в) токи ветвей:

I_R=U/R=120/15=8A I_C=U/X_C=120/39,78=3A I_L=U/X_L=120/29,8=4A
г) ток неразветвлённой части цепи




I=√I²_R + (I_L-I_C)²=√(8*8+(4-3)²)=8,06А

г) угол сдвига фаз определяем по синусу во избежании потери знака угла sin φ = (I_L-I_С)/ I =(4-3)/8,06=0,12

φ = arcsin (I_L-I_С)/ I =arcsin(0,12)=7⁰

4. 
   Экспериментальная проверка результатов расчёта. Подключить боде-плоттер к схеме рис. 4.1. параллельного соединения с источником тока (рис.4.3)
   

Рис.4.3

5. 
   Включить схему. Двойным щелчком мыши по уменьшенному изображению боде-плоттера включить его увеличенное изображение (рис.4.4)
   

Рис.4.4.

Для получения фазо-частотной характеристики (ФЧХ) на верхней панели плоттера включить кнопку PHASE. По вертикальной оси (VERTIKAL) откладывают градусы, - от -7200 до 7200. По горизонтальной оси (HORIZONTAL) всегда откладывают частоту в Герцах, - от 1 mHz до 10 Ghz. С помощью стрелок или перетаскиванием мышью подвести вертикальную линию к частоте 50 Гц и снять угол сдвига фаз
φ =7⁰
Вывод: расчетные данные с показаниями боде-плоттера практические совпадают.

Исследованиесхемыспомощьюамперметраивольтметров

6. 
   На рабочем поле к схеме параллельного соединения с источником напряжения 120 В частотой 50 Гц рис.4.2. подключить амперметры и вольтметр (рис.4.5.). Открыв диалоговое окно измерительных приборов (двойным щелчком мыши по изображению прибора), изменить вид измеряемого напряжения (DC заменить на АС).
   

7. 
   Включить схему. Снять показания приборов и занести их в табл. 4.2.
   

I, A	U, V	IR, A	IC, A	IL, A
8,051	120	7,999	3,055	3,969

Рис.4.5.

7. 
   Вывод: расчетные данные практически совпадают с показаниями приборов, значит значения определены правильно
   
8. 
   По результатам опыта построить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжения.
   

2Эксперимент№2.Исследованиерезонансатоков

Исследованиесхемыспомощьюграфопостроителя

9. 
   Вернуться к схеме последовательного соединения с источником переменного тока (рис.4.3), установив частоту источника питания 1 Гц.
   
10. 
    Вычислить резонансную частоту по формуле: ƒ=1/(2π√LC)=1/(2*3,14*√(95*10^-3*80*10^-6)=57,73Гц
    
11. 
    Включить схему и увеличенное изображение боде-плоттера (рис.4.6). Для
    

получения амплитудо-частотной характеристики (АЧХ) нажать кнопку MAGNITUDE. По вертикальной оси (VERTIKAL) отложить отношение напряжений - в логарифмическом масштабе (LOG) от -200dB до 200dB.



Рис.4.6.

9. 
   С помощью стрелок или перетаскиванием мышью подвести вертикальную линию к минимальному значению амплитуды и снять резонансную частоту:
   

ƒ=54,03 Гц
Вывод: данные прибора почти совпадают с расчётными, погрешность возникает при невозможности с высокой точностью определить нужное значение амплитуды на графике.

Исследованиесхемыспомощьюамперметровивольтметра

9. 
   На схеме параллельного соединения с источником переменного напряжения(рис. 4.5) установить резонансную частоту. Включить схему. Если резонанса токов достичь не удалось (см. признаки резонанса токов), изменяя резонансную частоту, добиться появления резонанса. Снять показания приборов и занести их в табл. 4.3.
   
10. 
    Таблица 4.3
    

I, A	U, V	IR, A	IC, A	IL, A
8,000	120	8,000	3,528	3,437

9. 
   По результатам опыта построить в масштабе векторную диаграмму токов инапряжения.