Главная страница
Навигация по странице:

  • 1. Краткое содержание работы

  • Теоретические п редпосылки Последовательное соединение

  • Если нужно!!!

  • Примечание!

  • Контрольные вопросы

  • Использованные литературы

    		•

    лаб №3 (правильный). Лабораторная работа 3 Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединений элементов R, L, C. Резонанс напряжений


    Скачать 48.14 Kb.
    НазваниеЛабораторная работа 3 Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединений элементов R, L, C. Резонанс напряжений
    Дата13.06.2022
    Размер48.14 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлалаб №3 (правильный).docx
    ТипЛабораторная работа
    #589143

    Лабораторная работа № 3
    Исследование электрической цепи переменного тока при последовательном соединений элементов R, L, C. Резонанс напряжений

    Цель работы:     Изучение принципов изменения тока и напряжения при последовательном соединений элементов R,L,C переменного тока путём анализа свойств активных и реактивных элементов. Добиться резонанса напряжения.

    1. Краткое содержание работы
     1. На рис.4-2 показана электрическая схема лабораторной работы №4 для исследования неразветвленной электрической цепи переменного тока [1].
     2. Экспериментально определить закономерности изменения электрического состояния цепи и по данным опытов построить нижеследующие семейство графиков в одной системе координат:
    I=ƒ1(C);Uk= ƒ2(C); Uc=ƒ3(C);Z=ƒ4(C).

    3. Опытным путем определить параметры электрической цепи в момент достижения резонанса напряжений XL, XC, UK, UC, I.

    4. Сопоставить полученные результаты расчетов и опытов с известными зависимостями из теоретического курса [3] (стр.152 рис.5.28) или из лекционного материала по неразветвленным электрическим цепям переменного тока. Сделать заключение по работе.

    1. Теоретические предпосылки

    Последовательное соединение R, L и C элементов. Резонанс напряжений. Резонанс напряжений возможен в цепи или участке цепи, содержащем последовательно соединенные индуктивность и емкость. Цепь схемы называют последовательным колебательным контуром.


    Рис.4-1. Последовательное соединение сопротивлений.
    Полное комплексное сопротивление при последовательном соединении R, L и C элементов определяется по формуле

    где  - полное реактивное сопротивление цепи, Ом;

    - модуль полного комплексного сопротивления, Ом;

    -сдвиг фаз между напряжением и током (аргумент комплексного сопротивления), град.

    Резонанс напряжений в цепи наступает тогда, когда полное реактивное сопротивление будет равно нулю
    X = 0, откуда
    Из этого выражения можно определить угловую частоту ω и обозначим её через ω0. Эта величина называется угловой резонансной частотой

    При резонансе применяются следующие соотношения и формулы:

    Характеристические сопротивления контура – сопротивление каждого из реактивных элементов при резонансе 

    добротность контура  затухание контура 

    При резонансе напряжений ток в контуре 

    а напряжение на индуктивности равно напряжению на емкости



    3. Порядок выполнения работы

    1. Внимательно ознакомиться со схемой предназначенной для выполнения настоящей работы [1] рис.4-1 и понять как измерительные приборы соединены в схеме.
    2. Каждый студент после ответа на контрольные вопросы преподавателя приступают к сборке схемы. Включают компьютер. Открывают программу EWB.
    3. Все студенты собирают схему как указано в методическом указаний на рис. 4-1, утверждают параметры всех элементов схемы E,ƒ, Rk, Lk разные для двух подгрупп и режимы работы измерительных приборов (амперметры и вольтметры) переводят в режим «АС» в соответствии с темой лабораторной работы.
    4. Для первой подгруппы E=20 В, ƒ=50 Гц, Rk=5 Ом, Lk=1 mГн,

    Таблица 4-1.
    Для второй подгруппы E=40 В, ƒ=50 Гц, Rk=5 Ом, Lk=2 mГн, Таблица 4-2.



    Рис.4-2.Схема неразветвленной электрической цепи переменного тока.


    5. Собранную схему на рабочем поле компьютера, показывает преподавателю, при правильности, получает добро на включение схемы.
    6. С разрешения преподавателя каждый студент производит измерения следующим образом: изменяя емкости конденсатора, как указано во втором столбце таблицы 4-1 или таблицы 4-2, производятся измерения т.е. заполняется таблица 4-1 или таблица 4-2.
    7. Необходимо помнить о том, что вольтметр PVL измеряет напряжение UK на катушке индуктивности, вольтметр PVC измеряет напряжение UC на емкости, вольтметр PVR измеряет напряжение на активном сопротивлении и амперметр PA1 измеряет общий ток в цепи I.
    Необходимо добиться резонанса напряжений, в каком случае (в какой точке) обнаружится случай резонанса , когда UK = UC. Это необходимо пометить, и дальше проводить еще 4-5 точек замера, необходимых для построения графика.

    Таблица 4-1. Для первой подгруппы.

    Номера п/п
    С,
    mФ
    Измеряемые величины
    Расчетные величины

    I,
    mA
    UR,
    В
    UK,
    В
    UC,
    В
    Z,
    Ом
    cosφ
    f

    1
    5





















    2
    6





















    3
    7





















    4
    8





















    5
    9





















    6
    10





















    7
    11





















    8
    12





















    9
    13





















    10
    14





















    11
    15





















    12
    16





















    8. На основе данных таблиц 4-1 и 4-2 производятся расчеты. По показаниям опытных значений, пользуясь нижеприведенными формулами, необходимо производить расчеты для определения значений полного сопротивления, коэффициента мощности, угловой частоты и частоты источника питания:
    ω0 =1/ , здесь ω0 = 2 f0 , f0 = f=

    9. Необходимо построить графики зависимостей в одной системе координат:



    10. Для трех случаев, когда нужно построить векторные диаграммы.

    Таблица 4-2. Для второй подгруппы

    Номера п/п
    С,
    mФ
    Измеряемые величины
    Расчетные величины

    I,
    mA
    UR,
    В
    UK,
    В
    UC,
    В
    Z,
    Ом
    cosφ
    f

    1
    11





















    2
    10





















    3
    9





















    4
    8





















    5
    7





















    6
    6





















    7
    5





















    8
    4





















    9
    3





















    10
    2





















    11
    1






















    11. Если работу закончили, надо доложить преподавателю.
    12. Если нужно!!! Включает осциллограф для наблюдения сдвига фазы между током и напряжением в момент резонанса напряжений, определяют значения UK, UC и I при изменений С.
    Примечание! Установить параметры осциллографа как указано ниже [1]:

    Timebase 5/00 ms/div;

    Канал А (Channel A =10v/div);

    Канал В (ChannelB =100 mv/div).

    4. Отчет по работе
    1. Название и цель выполнения работы.
    2. Таблица с заполненными значениями данных.
    3. Построенные графики зависимости.
    4. Построенные векторные диаграммы.
    5. По построенным графикам зависимостей сделать письменное заключение.

    Контрольные вопросы
    1. Какие значения показывают амперметр и вольтметр в цепях переменного тока?
    2. Как изменяются углы сдвига фаз между током и напряжением на активном сопротивлении R, на индуктивности L и на емкости С?
    3. Как записывается закон Ома для переменного тока с элементами R, L, C?
    4. Как определяется полное сопротивление для электрической цепи переменного тока?
    5. Как строится векторная диаграмма для неразветвленной электрической цепи с элементами R, L, C и какой вектор берется за основу?
    6. Что такое треугольник напряжений и треугольник сопротивлений и как они строятся?
    7. Что такое ?
    8. Главное условие возникновения резонанса напряжений и его производные?

    9. Как определяются сопротивления индуктивности и емкости?
    10. Что такое активное и реактивное сопротивление?
    11. Чему равен полное сопротивление в момент резонанса?
    12. Как изменятся по фазе общий ток в цепи и ЭДС (или напряжение на входе цепи) в момент резонанса?
    13. Как определяются угловая частота резонанса ω0 и частота резонанс ƒ0?

    14. В момент резонанса чему равен


    Использованные литературы
    1. Русанов А.В. Исследование электрических цепей методом компьютерного моделирования: Методические указания по выполнению лабораторных работ на персональном компьютере по дисциплине «Электротехника и электроника» для студентов всех спец.:- СПб.: СПбГУНиПТ, 2006.-34с.
    2. Горбунов А.Н.; Туганбаев И.Т.; Загинайлов В.И. и др. “Электротехника и электроника” , Учебник: Астана, 2012г.
    3. Данилов И.А.; Иванов П.И. Общая электротехника с основами электорники: Учебное пособие – М.: ВШ, 2000. – 752с.

    написать администратору сайта