Описание состава и принципа работы стенда

В схеме (рис. 3.4) стенд подключен к источнику ЭДС частотой f = 50 Гц, например, к вторичной обмотке w₂ трансформатора с напряжением Е₂  50 В.

Стенд содержит набор конденсаторов C_i*, набор катушек индуктивности L с сопротивлением R_L и измерительные приборы (стрелочные или цифровые).

Резонанс напряжений в цепи схемы (рис. 3.4) можно достичь подбором величины конденсатора C_i* при известной величине частоты f источника ЭДС Е.

В схеме (рис. 3.5) стенд имеет синусоидальный генератор с регулируемой частотой в диапазоне: f_i = 500÷15000 Гц, амплитудой сигнала Е_m  10В и мощностью Р  5 Вт, определяемой величиной нагрузки R_Н.

При отсутствии прибора измерителя мощности в стенде установлен добавочный резистор R₀ для контроля падения напряжения U₀ на нем. Тогда, Р = U₀·I₀.

Порядок выполнения работы

1) Ознакомиться со схемой стенда (рис. 3.4 или рис. 3.5) и записать технические характеристики приборов и элементов.

2) Установить требуемое (по заданию) значение напряжения в схеме.

3) Изменяя величину конденсатора С_i (или частоту f_i ) определить наступление резонанса в цепи, а затем исследовать параметры цепи до резонанса (5 – 6 измерений) и после резонанса (5 - 6 измерений).

4) Для построения резонансных ха­рактеристик исследуемой схемы провести

11-13 опытов при значениях индуктивности катушки в диапазоне L = 0,5 ÷ 1 Гн

и емкости конденсато­ра С_i в диапазоне С = 4 ÷ 25 мкФ с шагом ∆С = 0,5 мкФ.

Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1. Для исследуемой цепи с изменяемой величиной конденсатора С_i

№ опыта

Данные наблюдений

Результаты вычислений

C* мкф

С ТЕОР

UC В

UL В

IИ А

P Вт

XC Ом

XL Ом

X Ом

RK Ом

Z Ом

S ВА

Q ВАР

cos 

q добр

1

…

6*

…

11

При вычислениях использовать только прямые (не косвенные) параметры.

5) По данным таблицы 3.1 для исследуемой цепи построить зависимости:

U_L=f(C), U_C =f(C), U_R =f(C), cos =f(C) и P=f(C), Q=f(C), S=f(C), I=f(C) (рис. 3.6).

4’) При использовании Sin. генератора, необходимо выбрать величину емкости С и индуктивности L (const) и изменяя частоту f* генератора, определить момент наступления резонанса, после чего выбрать для исследования по 5 значений частот f₁ – f₅ и f₇ – f₁₁ до и после резонанса.

Определить параметры С_ФАКТ и L_ФАКТ и добротность q контура.

* Если параметры катушки и конденсатора не изменялись, то величину параметров С_ФАКТ и L_ФАКТ достаточно рассчитать для одного опыта при резонансе.

Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 3.2.

Таблица 3.2. Для исследования цепи с регулируемой частотой генератора

№ опыта

Данные наблюдений

Результаты вычислений

f Гц

U0 В

I0 mA

UС В

UL В

P Вт

XC Ом

XL Ом

X Ом

RK Ом

Z Ом

S ВА

Q ВАР

cos 

q добр

1

…

6*

…

11

5’) По данным таблицы 3.2 для исследуемой цепи построить зависимости:

U_L = f(f), U_C = f(f), U_R = f(f), I = f(f) и P = f(f), Q = f(f), S = f(f), cos = f(f).

Отчётный материал

1. Технические данные измерительных приборов и оборудование.

2. Электрическая схема исследуемой цепи переменного тока.

3. Таблицы с данными измерений и вычислений.

4. Графики зависимостей E, U_L, U_C, I, P, Q, S, cosφ от величины емкости С^*.

5. Векторные диаграммы напряжений и токов.

6. Выводы по проделанной работе.

Вопросы для самоконтроля

1. От каких величин зависит значение угла сдвига фаз между U и I ?

2. От чего зависит индуктивное и емкостное сопротивление?

3. Как влияет изменение частоты источника ЭДС на полное сопротивление цепи?

4. От каких параметров цепи зависит резонансная частота?

5. Каким свойством обладает цепь контура, если параметр Х_C > Х_L?

7. От каких величин зависит полное сопротивление электрической цепи?

8. Как определить активную, реактивную и полную мощности в цепи?

10. Дать понятие добротности контура.

1. Что такое коэффициент мощности потерь?

12. По данным таблицы, для случая, когда в цепи наблюдается резонанс, подсчитать часовое потребление активной и полной энергии.

13. Каким способом можно определить величину индуктивности L и емкости C?

14. Каким свойством обладает цепь, если параметр Х_L > Х_С?

15. Сколько способов достижения резонанса вы знаете?

Литература

1. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. – М.: Высш. шк., 2003. – 540 с.

2. Рекус Г.Г., Чесноков В.Н. Лабораторный практикум по электротехнике и основам электроники: Учебное пособие. – М.: Высш. шк., 2001. – 255 с.

3. Рекус Г.Г. Основы электротехники и промышленной электроники в примерах и задачах с решениями: Учебное пособие. – М.: Высш. шк., 2008. – 343 c.