ТОЭ 1.1 / Лабораторные работы / Лаб_6_Васильев_Л_5А47

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ»

Инженерной школы энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Лабораторная работа №6

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСА НАПРЯЖЕНИЙ

Вариант 5

Исполнитель:
студент группы	5А47		Буряченко, Герасимцев, Ва Василье
			Васильев
Руководитель:
к.т.н., доцент ОЭЭ ИШЭ			Колчанова В. А.

Томск 2025

Цель работы. Исследование резонанса в цепи с последовательным соединением катушки индуктивности и конденсатора при изменении частоты источника питания.

Схемы электрических цепей

Рис. 6.1.

Таблица 6.1

Вариант		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U	В	6	6	6	6	5	5	5	5	1,5	1,5
L	мГн	100	100	100	100	40	40	40	40	10	10
C	мкФ	1	0,47	0,22	0,1	1	0,47	0,22	0,1	1	0,47

Программа работы

1. Измерим омметром сопротивление катушки индуктивности.

Таблица 6.2

R	L	C	fРЕЗ		Q
Ом	мГн	мкФ	Гц	Ом	–
78	40	1	796	200	2.56

По результатам измерений определяем параметры катушки индуктивности:

Z = 

X = 

Вычисляем резонансную емкость, характеристическое сопротивление и добротность резонансной цепи:

=

2. Собрать цепь по схеме, показанной на рис. 6.1, и снять показания приборов при пяти различных значениях частоты (через равные интервалы):

f = f_РЕЗ, два значения f < f_РЕЗ, и два значения f > f_РЕЗ.

Записать их в табл. 6.3. Следует убедиться, что при f = f_РЕЗ амперметр показывает наибольшее значение тока в цепи. При этом напряжения U_K и U_C следует измерять вольтметром V₂ , переключая в каждом из опытов провод вольтметра из точки а в точку b и обратно. В процессе измерений подобрать такие частоты, при которых U_K и U_C достигают максимальных значений.

Таблица 6.3

Показания приборов					Расчет
U	f	I	UC	UK	UR	UL	
В	Гц	мА	B	В	В	В	град
	Расчет в Маткад

3. При тех же значениях частоты вычислить напряжения

U_R , U_L ,

а также значения угла сдвига фаз напряжения и тока на входе цепи по формуле Здесь знак «плюс» получается при f > f_РЕЗ , а «минус» – при f < f_РЕЗ. Результаты вычислений также внести в табл. 6.3.

Пример расчёта одной строки:

U_R = RI =

ω = 2π f = Х_L= ωL = U_L= Х_L·I =

5. По данным табл.6.3 построить резонансные кривые I ( f ), ( f ), U_L ( f ), U_C ( f ), причем две последних кривых построить в одних осях.

Графики в маткад

7. Рассчитать ток в цепи и напряжения на элементах схемы для трех режимов из п. 3 ( f < f_РЕЗ , f = f_РЕЗ, f > f_РЕЗ), считая заданными U, R, L, C. Угол сдвига фаз вычислить по формуле Результаты внести в табл.6.4 и сравнить с данными табл. 6.3.

Таблица 6.4

U	f	XL	XC	X	Z	I	UC	UL	UR	UK	
В	Гц	Ом	Ом	Ом	Ом	мА	В	В	В	В	град
	Расчет в маткад

Пример расчёта одной строки:

Расчет при :

Ом;

Ом;

Ом;

А;

В;

В;

В;

В;

9. Построить три векторных диаграммы по данным табл. 6.4.

Строим векторные диаграммы m_I = мА/см; m_U = В/см

Диаграммы в маткаде

11. Выводы: в режиме резонанса ток совпадает по фазе с входным напряжением, напряжения на реактивных элементах в режиме резонанса равны, при частоте меньшей частоте резонанса входное напряжение опережает ток, а при частоте больше резонансной входное напряжение отстает от тока.

Литература

1. Лукутин А.В. Электротехника и электроника: учеб.пособие / А.В. Лукутин, Е.Б. Шандарова. – Томск: ТПУ, 2010. – 198 с.

2. Аристова Л.И. Сборник задач по электротехнике: учеб.пособие / Л.И. Аристова, А. В. Лукутин. – Томск: ТПУ, 2010. – 107 с.

3. Электротехника и электроника: в 3-х книгах, кн. 1: Электрические и магнитные цепи / под ред. В.Г.Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, 1996. – 288 с.

4. Электротехника и электроника: в 3-х книгах, кн. 2: Электромагнитные устройства и электрические машины / под ред. В.Г.Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, 1997. – 272 с.

5. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов / К.С.Демирчян, Л.Р.Нейман, Н.В.Коровкин. – 5-е изд. – СПб.: Питер, 2009. – (Учебник для вузов). Т. 2. – 2009. – 432 с.

6. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник для бакалавров / Л.А.Бессонов. – 11-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2012. – 701 с.

7. Основы теории цепей / Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. М.: Энергоатомиздат, 1989. – 528 с.

10