Лабораторная работа 1 последовательное соединение резистора, катушки индуктивности и конденсатора. Резонанс напряжений

• Название: Лабораторная работа 1 последовательное соединение резистора, катушки индуктивности и конденсатора. Резонанс напряжений
• Дата: 21.10.2021
• Размер: 109.5 Kb.
• Имя файла: Zagotovka_k_1_labe.doc
• Тип: Лабораторная работа; #252584

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I»

Кафедра « »»

Лабораторная работа №1

последовательное соединение РЕЗИСТОРА,

КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ И КОНДЕНСАТОРА.

РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ


Выполнил:

Проверил:

Санкт-Петербург

2021
1. Цель работы

Изучение основных соотношений в однофазной цепи переменного тока при последовательном соединении приемников, а также исследование резонанса напряжений.
Программа работы

Исследовать работу схемы при изменении индуктивности катушки и неизменных значениях сопротивления резистора и емкости конденсатора:

1. до резонанса напряжений;

2. при резонансе напряжений;

3. после резонанса напряжений.
2. Электрическая схема лабораторной установки.

Катушка

индуктивности


Рис. 1.

Электрическая схема лабораторной установки.
3. Таблица данных электроизмерительных приборов

Табл.1

Наименование прибора	Номер прибора	Система прибора	Класс точности	Предел измерения	Цена деления
Вольтметр		ЭМ	0,5	150 В	1 В/дел
Вольтметр		ЭМ	0,5	300 В 150 В 75 В	2 В/дел 1 В/дел 0,5 В/дел
Амперметр		ЭМ	0,5	2,5 А	0,025 А/дел
Фазометр		ФДЛ	0,5	± 90°	2 град./дел
Ваттметр		ФД	0,5	750 Вт	5 Вт/дел

Применяемые в табл.1 сокращения:

– ЭМ – электромагнитный измерительный прибор,

– ФД – ферродинамический измерительный прибор.



4. данные измерений и результаты расчетов

Таблица2

Состояние

Измеряются

Вычисляются

U,

Uap,

Uк,

Uс,

φ,

I,

P,

Z,

r,

X,

rр,

rк,

L,

С,

φк,

В

В

В

В

град

A

Вт

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Гн

мкФ

град

1.Сердечник полностью вдвинут

100

2.До резонанса

100

3.Резонанс

100

4. После резонанса

100

5.Сердечник полностью выдвинут

100

содержание отчета

1. Цель и программа лабораторной работы.

2. Электрическая схема лабораторной установки.

3. Таблица данных электроизмерительных приборов.

4. Таблица измерений и вычислений.

5. Пример вычислений для одной строки, заданной преподавателем.

6. Три векторные диаграммы напряжений и тока для первой, третьей и пятой строки табл.2.

7. Треугольники сопротивлений r, X, Z для тех же строк, что и в пункте 6.

8. Кривая зависимости тока в цепи от индуктивности катушки.

9. Выводы по работе или ответы на контрольные вопросы.

последовательность выполнения вычислений

Табл.3

№	Определяемая величина	Расчетная формула
1.	Полное сопротивление всей цепи	.
2.	Активное сопротивление всей цепи
3.	Реактивное сопротивление всей цепи
4.	Полное сопротивление катушки
5.	Активное сопротивление резистора
6.	Активное сопротивление катушки
7.	Индуктивное сопротивление катушки
8.	Емкостное сопротивление конденсатора
9.	Индуктивность катушки
10.	Емкость конденсатора
11	Угол сдвига фаз тока и напряжения катушки

Контрольные вопросы

1. Как складываются действующие значения напряжений и сопротивления в последовательной цепи переменного тока?

2. При каких условиях возникает резонанс напряжений и каковы характерные признаки резонансного состояния?

3. В чем заключается практическое использование резонанса напряжений?

4. Чем опасно явление резонанса напряжений?

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1. 
   Напряжение и ток в цепях переменного тока изменяется во времени по гармоническому закону. Это позволяет представить эти величины в виде вращающихся векторов. Такое представление позволяет выполнять построение ВД исследуемых цепей.
   

При этом поскольку экспериментальные исследования и расчеты в цепях переменного тока выполняются обычно в действующих значениях величин, то построение ВД также выполняется для этих значений величин.

Таким образом, сложение напряжений в цепях переменного тока выполняется по правилу сложения векторов.

2. 
   Общим условием возникновения резонанса напряжений в последовательной цепи переменного тока является равенство собственной частоты цепи и частоты источника питания.
   

Для выполнения этого условия в последовательной цепи должно иметь равенство индуктивного и емкостного сопротивления. Добиться выполнения этого равенства можно изменяя величину либо индуктивности катушки, либо емкости электрического конденсатора.

При резонансе напряжений общее сопротивление цепи становится равным активному сопротивлению. Падения напряжения на реактивных сопротивлениях равны по величине и противоположны по направлению, т.е. их сумма равна нулю.

При резонансе напряжений ток в цепи принимает максимально возможное значение. Угол сдвига фаз между током и напряжение питания равен нулю.

3. 
   Изменение собственной частоты в последовательной цепи дает возможность добиться резонанса напряжений для требуемой частоты источника питания, при этом ток в цепи будет иметь максимально возможное значение.
   
4. 
   Если реактивные сопротивления в цепи существенно превышают значение активного сопротивления, то на реактивных сопротивлениях падения напряжений могут существенно превышать значение напряжения питания. Это может привести к пробою изоляции как конденсатора, так и катушки индуктивности.