4 Контрольные вопросы

1 Какое явление называется резонансом напряжения?

2 Изменением каких параметров электрической цепи можно достичь резонанса напряжения?

3 Каким образом и почему изменяется ток в цепи при достижении резонанса напряжения?

4 Что называется волновым (характеристическим) сопротивлением контура?

5 Какие зависимости представляет собой фазочастотную характеристику (ФЧХ) и амплитудно-частотную характеристику (АЧХ)?

6 Что понимается под определением «Добротность контура»?

7 Что понимает под выражением «Значение граничных частот» и какой формулой оно рассчитывается?

Лабораторная работа №7

Резонансные характеристики цепи

с последовательно соединенными элементами R,L,C

Цель работы: исследование резонансных явлений и резонансных характеристик электрической цепи, содержащей элементы R,L,C.

1 Общие сведения

В работе исследуются резонансные характеристики в цепи по схеме рисунок 7.1. Резонансными характеристиками называют зависимости от величины емкости C действующих значений тока

и напряжений: Также к резонансным характеристикам относятся зависимости активной

мощностей и угла сдвига фаз

Резонанс в цепи (рисунок 7.1) достигается изменением величины емкости C конденсатора. При резонансе эквивалентное реактивное сопротивление цепи

Тогда резонансная емкость

Рисунок 7.1

Напряжение на ВХОДе цепи В цепи имеет место резонанс напряжений Отношение

определяет добротность контура.

2 Содержание и порядок выполнения работы

Схема исследуемой цепи представлена на рис. 1П. Источником синусоидального напряжения является модуль ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Измерения выполняются компьютерным измерительным комплексом. ввод данных в компьютер выполняет модуль ВВОД-ВЫВОД. ВХОД 1 и 2 при их совместном использовании измеряют активную мощность Р и угол сдвига фаз φ между мгновенными значениями напряжения u и i. При емкостном характере цепи в окне φ на экране монитора появляется величина угла больше +270⁰. В этом случае φ=(величина угла на экране -360⁰). Например: на экране монитора угол 320⁰, φ=(320⁰-360⁰)=-40⁰.

Шунт R_ш1 – резистор канала А1из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ.

Пассивные элементы электрической схемы выбирают из блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ и РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. Активное сопротивление R_к катушки измеряют мультиметром.

Опыты на частоте f=150 Гц выполняют с катушкой индуктивности L=50 мГн; на частоте f=200 Гц - L=20 или 30 мГн; на частоте f=50 Гц - L=20 мГн.

• собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1П. протокола измерений. Тумблер SA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ установить в положении I2.

• проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

• установить в блоке МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ назначенную преподавателем величину индуктивности катушки L. Включит мультиметр в режим измерения сопротивления. Измерить активное сопротивление R_к катушки. Записать значения R_к в протокол измерений. Включить мультиметр в режим измерения переменного напряжения.

• для указанной преподавателем частоты f рассчитать величину резонансной емкости С₀. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ величину емкости С, ближайшую к С₀.

Запустить программу виртуальных измерений LCView. Для этого:

• Включить компьютер, дождаться окончания загрузки Windows;

• Запустить программу LCView. В центре экрана монитора появляется список лабораторных работ; справа вверху появляется надпись «Автоматическое управление».

Выбрать работу №7 «Резонансные характеристики цепи с последовательно соединенными элементами R,L,C».

• На экране появляются окна измерительных приборов:

• результаты измерения напряжения U, U_к и U_с,

• результат измерения тока;

• результат измерения мощности;

• Результат измерения угла сдвига фаз φ.

• Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯи тумблеры СЕТЬ модулей ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и ВВОД-ВЫВОД. Переключатель ФОРМА установить в положении ~. Регулятором ЧАСТОТА установить на выходе модуля частоту f.

• Регулятором АМПЛИТУДА установить величину действующего значения напряжения U=5-7 В. Напряжение U поддерживать неизменным при выполнении всех опытов.

• Убедиться, что угол φ примерно равен нулю. Записать значения L, С и f в протокол измерений.

• Для указанных в таблице 1П. протокола измерений величин емкости С измерить действующие значения тока i, напряжений U_к,, U_с; активную мощность Р и угол φ=ψ_u- ψ_i. измеренные значения занести в таблицу 1П.

• Протокол измерений утвердить у преподавателя.

• Выключить тумблеры СЕТЬ модулей ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и ВВОД-ВЫВОД.

• Выключить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ.

Окончить работу программы LCView. Для этого:

• Правой кнопкой мыши «кликнуть» на ярлыке «Автоматическое управление».

• В появившемся списке выбрать «Закрыть».