Нерезонансные режимы

Режимы вне резонанса можно получить, если вывести систему из резонанса, т.е. нарушить условие (5.1), изменяя собственную частоту контура с помощью индуктивности при постоянной емкости , или изменяя емкость при постоянной индуктивности . В результате этой операции можно получить частотные характеристики (рис. 5-3 и рис. 5-4).

Рис. 5-3. Частотные характеристики проводимостей и входного сопротивления параллельной цепи

Рис. 5-4. Частотные характеристики токов и коэффициента мощности параллельной цепи

Следует отметить, что частотные характеристики параллельной цепи обратны по отношению к частотным характеристикам последовательной цепи, это происходит по-тому, что параллельное соединение элементов является обратным последовательному соединению. Острота частотных характеристик зависят от добротности цепи Q_g. Чем выше значение добротности, тем более острыми получаются пики кривых и лучше избирательные свойства цепи.

Изменяя величину емкости конденсатора при постоянной индуктивности можно получить графики функциональных зависимостей в параллельной цепи (рис. 5-5) и построить соответствующие векторные диаграммы (рис. 5-6).

Для схемы (рис. 5-1) на основании векторных диаграмм для нерезонансных режимов (рис. 5-6) можно построить треугольник токов для всей цепи (рис. 5-7, a), а также для отдельной ветви в данном случае для ветви с катушкой (рис. 5-7. б). Для этой же ветви построен треугольник сопротивлений на рис. 5-7, в.

Рис. 5-7. Треугольники токов (а, б) и треугольник сопротивлений (в).

Рис. 5-5. Графики функциональных зависимостей в параллельной цепи

Рис. 5-6. Векторные диаграммы параллельной цепи для нерезонансных режимов

В схеме (рис. 5-1) активная составляющая входного тока определяется активной составляющей тока катушки .Если сопротивление ветви с катушкой не изменяется, то , а следовательно, и .

Из треугольников рис. 4-7 следует:

cos φ_вх = I_a/I_вх; (5.7)

I_R = I_k cos φ_k; cos φ_k = R/Z_k

Следовательно,

(5.8)

Перечень оборудования

1. Источники переменного напряжения 220 В, 36 В, =50 Гц.

2. Катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником с подмагничиванием

3. (подмагничивание постоянным током уменьшает эквивалентную индуктивность катушка).

4. Батарея конденсаторов со ступенчатым регулированием 94 мкФ.

5. Вольтметр 100 В.

6. Амперметры – 3 шт. с пределом измерений 2 А.

Содержание работы

Исследовать дорезонансный, резонансный и послерезонансный режимы параллельной цепи изменением индуктивности при постоянной емкости и изменением емкости при постоянной индуктивности. Измерить параметры катушки при помощи амперметра, вольтметра и ваттметра.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему для исследования параллельной цепи (рис. 5-8).

2. Ключ В1 замкнут. Включаем выключатели батареи конденсаторов, набираем суммарную емкость =30 мкФ. Включаем источник питания тумблерами. Изменяя индуктивность катушки, устанавливаем резонансный режим, который определяется по максимальному показанию амперметра А_вх. Показания приборов занести в таблицу 1.

Рис. 5-8. Схема исследования параллельной цепи.

3. Изменяя индуктивность катушки, установить дорезонансный режим ( уменьшается), затем послерезонансный режим ( увеличивается). Показания приборов для одной точки дорезонансного режима и одной точки послерезонансного режима занести в табл. 5-1.

Таблица5-1

Режимы цепи	Данные измерений
	, В	, Вт	, А	, В	, В
Резонанс Дорезонансный Послерезонансный

4. По данным табл. 1 построить векторные диаграммы цепи для трех режимов: резонансного, дорезонансного и послерезонансного. Диаграмму удобно строить методом засечек с помощью циркуля, в соответствии с балансом токов.

5. Установить ток , близкий к резонансному, регулированием индуктивности (рукоятка ). Разомкнуть ключ В1, показания приборов занести в табл. 5-2.

Таблица 5- 2

Данные измерений			Данные вычислений
, В	, А	, Вт	, Ом	, Ом	, Ом	, Гн

6. По данным табл. 2 определить , , , по формулам:

; ; x_к=√ Z_к²- R_к² = ω L_к; L_к = x_к/ ω.

(5.9)

Включить суммарную емкость С=30 мкФ. Ключ В1 замкнут. Изменяя индуктивность, установить резонансный режим. Оставив индуктивность неизменной, записать показания приборов при ступенчатом изменении емкости в пределах имеющегося магазина емкостей. Показания приборов занести в табл. 5-3.

Таблица 5-3

№ п/п	Данные измерений						Данные вычислений
	, мкФ	, В	, А	, В	, В	, Вт	cos φ	, Ом
1 2 3 …

7. По данным табл. 5-3 построить графики зависимостей:

, , , , cos φ_вх (С), , .

cos φ_вх (С) - определяется из соотношения (4.8)

- определяется из соотношения (4.5)