2_laba_po_elektro_2 (5)
.docxМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра «Электротехника и электрооборудование предприятий»
Лабораторная работа № 2W
“ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ КОНТУРОВ ”
Вариант 2
Выполнил ст. группы БОС -09-01 Буранбаева Л.М.
Проверил : доцент Сердюк А.А
Уфа 2011
Лабораторная работа № 2W
“ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ КОНТУРОВ ”
-
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение частотных свойств последовательного колебательного контура.
-
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Теоретические сведения о резонансных цепях
-
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА
Для выполнения лабораторной работы используется ПЭВМ с загруженной моделирующей программой Electronics Workbench 5.0. Блок, используемых в работе виртуальных схем, находится в файле Lab2W.ewb.
Схема блока показана на рис. 1. На схеме последовательный (рис. 1,а) и параллельный (рис 1,б) колебательные контуры имеют дроссели, которые представлены схемой замещения, состоящей из резистора R и индуктивности L. Поэтому вольтметры VR и VL в реальности не могут быть установлены. Оба контура подсоединены параллельно к генератору G, с регулируемой амплитудой и частотой выходного напряжения. Установки регулируемых параметров выведены на развертке генератора. Для выполнения лабораторной работы значение амплитуды выходного напряжение принимать равным 141,4 В, что отвечает действующему значению 100 В. Сопротивления, емкости и индуктивности на обоих схемах устанавливаются одинаковыми, согласно варианту. Вольтметры на схеме должны иметь наибольшее внутреннее сопротивление, а амперметры – наименьшее.
После вызова моделирующей программы и появления на дисплее меню нажать сочетание клавиш Ctrl+Y и установить в строке Relative error tolerance (RELTOL) 0.000001.
-
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБРАБОТКА ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
-
Рассчитать параметры схем и резонансные частоты.
-
При выполнении принять:
C= 0,1 + 0,1N (мкФ)=0,3; L =0,1 +0,05 N=0,2 (Гн); (Ом),
где N=2– номер варианта. Для последовательного колебательного контура резонансная угловая частота равна . Соответственно резонансная частота равны ,
Рис. 1. Схема лабораторного макета с последовательным (а) и параллельным (б) колебательными контурами |
4.2. Произвести эксперименты по исследованию частотных свойств последовательного колебательного контура.
При выполнении эксперименты произвести со схемой на рис. 1,а согласно таблице 2.
Таблица 2
Таблица экспериментов по п. 4.2.
f |
I (A), mA |
UC (VC), В |
UR (VR), В |
UL (VL), В |
UK (VK), В |
f0 / 16 |
9,053 |
1,272 |
8,78 |
64,4 |
65 |
f0 / 8 |
4,526 |
635,7 |
4,39 |
32,2 |
32,5 |
f0 / 4 |
2,263 |
318 |
2,196 |
16,1 |
16,25 |
f0 / 2 |
1,131 |
159 |
1,097 |
8,054 |
8,125 |
f0 |
14,48 |
2,035 |
14,05 |
103 |
104 |
2 f0 |
28,96 |
4,07 |
28,09 |
20,61 |
208 |
4f0 |
57,92 |
8,141 |
56,02 |
412,3 |
416,1 |
8f0 |
115,9 |
16,3 |
112,4 |
824,7 |
832,1 |
16 f0 |
231,8 |
32,55 |
225,8 |
1,65 |
1,664 |
Выполнение следует начинать с установки частоты f0 и проверки, что ток на этой частоте максимальный. Для поверки следует вначале уменьшить, затем увеличить частоту на 2 – 3 герца. В таблице следует заносить числовое выражение частот.
-
По данным таблицы 2 по точкам построить графики зависимости от частоты напряжений UC , UR , UL , UK . Для оси частот использовать логарифмический масштаб с основанием 2 и с указанием значения f0 ,
-
По данным таблицы 2 для частот в выбранных масштабах для тока и напряжения построить векторные диаграммы.
Вывод: резонансом называется режим участка электрической цепи, содержащей индуктивные и емкостные элементы, при котором угол сдвига фаз между напряжением и током равен нулю (φ=0). Различают резонанс напряжения и резонанс тока.
Резонанс напряжений возможен в неразветвленном участке цепи, схема замещения которого содержит индуктивный L, емкостный С и резистивный R элементы, т.е. в последовательном колебательном контуре. Резонанс в цепи можно достигнуть следующими способами: изменение индуктивности катушки, изменение электрической емкости контура, изменение частоты питающей сети.
Угловая частота, при которой наблюдается резонанс напряжений, определяется равенством ω(рез)=1/√LC и называется резонансной.
Характерные особенности резонанса напряжений: полное сопротивление z цепи при резонансе равно активному сопротивлению R; результирующий ток в цепи I(рез) имеет максимальное значение; напряжение на участке с активным сопротивлением R равно напряжению питания U и совпадает с ним по фазе; активная мощность при резонансе имеет максимальное значение.
Режим участка цепи с параллельными ветвями, при котором сдвиг фаз между напряжением на его выводах и общим током равен нулю, называется резонансом токов. При резонансе действующие значения токов в индуктивном и емкостном элементах одинаковые, а сдвиг фаз между токами равен π.
В емкостном элементе ток возрастает пропорционально угловой частоте, в индуктивном элементе ток обратно пропорционален угловой частоте, в резистивном элементе ток от угловой частоты не зависит. Точка пересечения кривых Ic и I(L) соответствует резонансу токов.
При резонансе общий ток совпадает по фазе с напряжением.