Elektrotekhnika_17
.docxМинистерство цифрового развития и массовых коммуникаций
Российской Федерации
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Московский технический университет связи и информатики»
(МТУСИ)
Кафедра Теории электрических цепей
Отчет по лабораторной работе №17
по дисциплине «Электротехника»
на тему:
«Исследование на ЭВМ резонансных явлений в пассивном и активном параллельном колебательном контуре»
Выполнил: студент группы БСТ2102
Проверил:
Микиртичан Александр Григорьевич
Москва 2021
Содержание
1. Цель работы 3
2. Ход выполнения лабораторной работы 17 3
2.1. Предварительный расчет 4
2.2. Получено эксперементально 5
Вопросы: 9
Цель работы
С помощью программы Micro-Cap исследовать входные и передаточные характеристики одиночного параллельного колебательного контура при различных добротностях
Ход выполнения лабораторной работы 17
- резонансная частота в пассивном колебательном контуре
- характеристическое сопротивление
- добротность
- нижняя граничная частота
- верхняя граничная частота
- абсолютная полоса пропускания
- комплексное входное сопротивление
- модуль входного сопротивления
- фаза входного сопротивления в градусах
-комплексные токи
Предварительный расчет
Рисунок 1 – Пассивный колебательный контур
Рассчитать величину индуктивности L выбрав из заданного интервала величину ёмкости C∈[10; 40] нФ так, чтобы резонансная частота пассивного параллельного колебательного контура (рис. 1) fp=5 кГц.
Таблица 1 -Простой пассивный параллельный контур
По предварительному расчету R=14 кОм, fр=5 кГц, C=20 нФ, L=0,05 Гн |
Получено экспериментально |
||||||||||||
R, кОм |
ρ, Ом |
Q |
f1, кГц |
f2, кГц |
П, кГц |
Z(fр), кОм |
fр, кГц |
Z(fр), Ом |
f1, кГц |
f2, кГц |
П, кГц |
Q |
|
14 |
1581 |
8,855 |
4,78 |
5,25 |
0,47 |
14 |
5,024 |
13,994 |
4,76 |
5,32 |
0,56 |
8,97 |
Рисунок 2 - Пассивный параллельный контур первого типа
Таблица 2 – Пассивный параллельный контур первого типа
По предварительному расчету C=20 нФ, L=0,05 Гн |
Получено экспериментально |
||||
Q |
R, Ом |
fр1, кГц |
Z(fр), кОм |
fр1, кГц |
Z(fр), кОм |
2 |
|
4,36 |
3,16 |
4,7 |
3,54 |
100 |
|
5,03 |
158,1 |
5,036 |
156,73 |
Получено эксперементально
Рисунок 3 – График зависимости модуля входного сопротивления от частоты
Вывод: с увеличением частоты сначала модуль входного сопротивления возрастает, при резонансной частоте имеет максимальное значение, затем убывает
Рисунок 4 – График зависимости фазы входного сопротивления от частоты
Вывод: при увеличении частоты фаза входного сопротивления уменьшается.
Рисунок 5 - зависимости модуля входного тока(I), модуля тока в резисторе(IR), модуля тока в катушке(IL), модуля тока в конденсаторе(IC) от частоты при (U1=1 В)
Вывод: при увеличении частоты модуль входного тока сначала уменьшается до резонансной частоты, затем увеличивается, модуль тока в резисторе остается неизменным, модуль тока в катушке убывает, модуль тока в конденсаторе возрастает.
Рисунок 6 - График зависимости модуля входного сопротивления от частоты при Q=2
Рисунок 7 - График зависимости модуля входного сопротивления от частоты при Q=100
Вывод: при большей добротности виден большой скачок сопротивления при резонансной частоте, при меньшей добротности, график более пологий
Рисунок 8 - График зависимости фазы входного сопротивления от частоты при Q=2
Рисунок 9 - График зависимости фазы входного сопротивления от частоты при Q=100
Вывод: при большей добротности виден резкий фазовый сдвиг при резонансной частоте, при меньшей добротности, график более пологий
Рисунок 10 - График зависимости модуля входного тока(I), модуля тока в катушке(IL), модуля тока в конденсаторе(IC) от частоты при (U1=1 В) для Q=2
Рисунок 11 - График зависимости модуля входного тока(I), модуля тока в катушке(IL), модуля тока в конденсаторе(IC) от частоты при (U1=1 В) для Q=100
Вывод: при большей добротности виден резкий переход входного тока при резонансной частоте, при меньшей добротности, график более пологий
Вопросы:
Почему резонанс в параллельном пассивном колебательном контуре называется резонансом токов?
Iрез = Uген /Rрез , где Rрез = L/CR.
При резонансе в контуре появляется свой собственный контурный ток Iкон , который не выходит за пределы контура и остается только в самом контуре. Именно поэтому резонанс параллельного колебательного контура называется резонансом токов.
При Q>I эти токи превышают по величине I0 . Поэтому резонанс в параллельном колебательном контуре и называется резонансом токов.
Как рассчитывается резонансная частота сложного параллельного колебательного контура?
Что такое добротность параллельного пассивного колебательного контура?
Добротность это Q и в параллельном колебательном контуре она показывает во сколько раз сила тока в контуре Iкон больше сила тока в общей цепи Iрез
Также имеет и следующий вид:
Где Q – добротность, R – сопротивление потерь на катушке, C – емкость, L – индуктивность.
Что такое полоса пропускания параллельного пассивного колебательного контура? Какие существуют способы расчета полосы пропускания?
Полоса пропускания параллельного контура определяется как полоса частот, на границах которой напряжение на контуре уменьшается в √2 = 0,707 раз относительно f/K.
Абсолютная полоса пропускания П=f2-f1.
Выведите уравнения, с помощью которых рассчитывают входные АЧХ и ФЧХ параллельного пассивного колебательного контура.
входная АЧХ параллельного колебательного контура
φ=arctg(+X/R)=arctg(-ξ) - входная ФЧХ параллельного колебательного контура.