LR4_Eltekh

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Уфимский университет науки и технологий

Кафедра ЭлИ

Лабораторная работа №4 «Исследование резонанса напряжений»

Выполнил: ст. гр. ИВТ-229Б Мухутдинов Т.Р. Проверил: к.т.н. Мельничук О.В.

Уфа 2022 г.

Цель работы:

Изучение резонанса напряжений в электрической цепи, содержащей последовательно соединенную индуктивную катушку и конденсатор.

Рисунок 1 - Схема исследуемой цепи

Измерения для 12 опытов:

Таблица 1

№	Опытные данные
	U, В	С, мкФ	I, А	Uк, В	Uc, В	P, Вт	φ, град
1	18,2	0	0,000	0	18,2	0	-90
2	18,2	6	0,04	4,2	22,1	0,1	-82
3	18,2	11	0,092	10,1	25,5	0,4	-76
4	18,2	16	0,178	19,8	33,5	1,44	-64
5	18,2	21	0,255	30	40	3,22	-46
6	18,2	26	0,36	39,5	42,5	6,04	-22
7	18,2	31	0,38	41,5	38,5	6,83	0
8	18,2	36	0,36	40	31	6,19	17
9	18,2	41	0,325	37	25,2	5,08	28
10	18,2	46	0,31	34	21,3	4,59	35
11	18,2	51	0,29	31,5	17,8	4,04	40
12	18,2	56	0,27	29	14,3	3,47	45

По результатам измерений, записанных в таблице 1 и последующим вычислениям заполню таблицу 2.

Таблица 2

№	URK	UL	ZK	RK	Z	XL	XC	X	S	P	Q	cosφк	cosφ
	В	В	Ом	Ом	Ом	Ом	Ом	Ом	ВА	Вт	ВАр	---	---
1	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
2	2,50	3,37	105,00	62,50	455	84,37	552,50	-468,13	0,73	0,10	-0,75	0,60	0,14
3	4,35	9,12	109,78	47,26	197,8	99,09	277,17	-178,08	1,67	0,40	-1,51	0,43	0,24
4	8,09	18,07	111,24	45,45	102,3	101,53	188,20	-86,67	3,24	1,44	-2,75	0,41	0,44
5	12,63	27,21	117,65	49,52	71,37	106,72	156,86	-50,15	4,64	3,22	-3,26	0,42	0,69
6	16,78	35,76	109,72	46,60	50,56	99,33	118,06	-18,72	6,55	6,04	-2,43	0,42	0,92
7	17,9	37,4	109,2	47,3	47,9	98,4	101,3	-2,88	6,91	6,83	-0,416	0,433	0,988
8	17,19	36,12	111,11	47,76	50,56	100,32	86,11	14,21	6,55	6,19	1,84	0,43	0,94
9	15,63	33,54	113,85	48,09	56,00	103,19	77,54	25,65	5,92	5,08	2,71	0,42	0,86
10	14,81	30,61	109,68	47,76	58,71	98,73	68,71	30,02	5,64	4,59	2,89	0,44	0,81
11	13,93	28,25	108,62	48,04	62,76	97,42	61,38	36,04	5,28	4,04	3,03	0,44	0,77
12	12,85	26,00	107,41	47,60	67,41	96,28	52,96	43,32	4,91	3,47	3,16	0,44	0,71

Формулы с помощью которых были получены величины:

; ; ; ; ;

; ; ; ;

; ; .

Подробнее распишу для 7 строчки:

; ; ; ;

; ;

; ;

; ;

; .

Векторные диаграммы напряжений для трех опытов:

1) (Характер нагрузки: Активно-емкостная)

2) (Характер нагрузки: Активная)

3) (Характер нагрузки: Активно-индуктивная)

Графики :

С увеличением ёмкости, P и S возрастают и в момент резонанса достигают максимума. После резонанса P и S постепенно уменьшаются. При этом полная мощность цепи при резонансе имеет активный характер. Увеличение мощности объясняется тем, что резонанс достигается увеличением ёмкости на конденсаторе, при этом сила тока становится максимальна при неизменном напряжении, значит мощности P и S также принимают максимальные значения.

С увеличением ёмкости, сначала Q уменьшается до минимального значения, потом увеличивается, а в момент резонанса становится максимально близким к нулю. После резонанса Q увеличивается. Это связано с тем, что реактивное сопротивление на конденсаторе сначала во много раз превышает реактивное сопротивление на катушке, из-за этого реактивное сопротивление X уменьшается, вместе с ним и Q. В момент резонанса реактивные сопротивления на конденсаторе и катушке становятся максимально одинаковыми и реактивное сопротивление X максимально приближается к нулю. После резонанса реактивное сопротивление катушки становится больше реактивного сопротивления конденсатора, реактивное сопротивление X увеличивается, режим резонанса проходит и Q увеличивается.

Вывод: Из графика видно, что с увеличением емкости конденсатора до момента резонанса угол сдвига фаз между током и напряжением уменьшается, ток увеличивается, напряжение на активном элементе возрастает, сохраняется емкостной характер цепи. В момент резонанса ток имеет максимальное значение, напряжение на конденсаторе приблизительно совпадает с напряжением на катушке. После резонанса цепь носит индуктивный характер, ток падает, напряжение на активном элементе падает.