- •Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника», Донецк, днту, 2010 г.
- •Основные положения
- •Лабораторная работа №1 Исследование линейных электрических цепей постоянного тока.
- •Лабораторная работа №3 Исследование резонанса напряжений в цепях переменного тока.
- •Порядок выполнения работы.
- •Содержание отчета
- •Порядок выполнения работы.
- •Исследование фильтров электрических сигналов.
- •Порядок выполнения работы.
- •Исследование линейных электрических цепей с несинусоидальными напряжениями и токами.
- •Порядок выполнения работы.
- •Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях постоянного тока.
- •Следовательно:
- •Порядок выполнения работы.
- •Содержание отчета.
- •Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях постоянного тока.
- •Порядок выполнения работы.
- •Исследование нелинейных цепей переменного тока.
- •Порядок выполнения работы.
Лабораторная работа №3 Исследование резонанса напряжений в цепях переменного тока.
Цель работы: исследовать резонансные явления при последовательном соединении индуктивности и конденсатора; экспериментально определить резонансную частоту, добротность и полосу пропускания последовательного колебательного контура.
В цепях переменного тока, содержащих индуктивности и конденсаторы, возможны случаи, когда ток в общей цепи совпадает по фазе со входным напряжением, т.е. полное сопротивление цепи является активным по характеру. В этом случае в схеме имеют место резонансные явления.
При последовательном соединении R,L и C (рис.3.1 ) общее сопротивление цепи (в комплексной форме) равно:
Z(j
На частоте 0 = сопротивление минимально по величине (Z(0) = R) и активное по характеру. Ток в цепи при этом достигает максимального значения:
,
а падения напряжения на индуктивности и конденсаторе равны по модулю и противоположны по фазе, причем по величине они могут значительно превышать входное напряжение:
Отношение называют добротностью последовательного колебательного контура. Добротность показывает, во сколько раз напряжение на реактивном элементе превышает входное напряжение. Это явление называется резонансом напряжений. При отклонении частоты входного напряжения от резонанснойL , полное сопротивление цепи увеличивается:
и ток в цепи уменьшается (рис. 3.2). Такая зависимость величины тока в цепи при изменении частоты называется резонансной кривой. Кроме резонансной частоты и значения тока на этой частоте резонансная кривая характеризуется полосой пропускания. Полоса пропускания – это полоса частот, в пределах которой величина тока в цепи уменьшается не более чем в 1,42 раза. Резонансная частота, полоса пропускания и добротность контура связаны между собой соотношением:
.
В последовательном колебательном контуре внутреннее сопротивление источника включается последовательно с активным сопротивлением индуктивности и существенно влияет на величину добротности. Значение добротности без учета внутреннего сопротивления источника называется конструктивной добротностью контура:
Увеличение активного сопротивления цепи приводит к уменьшению добротности контура, поэтому:
.
Порядок выполнения работы.
По данным лабораторного макета рассчитать резонансную частоту последовательного колебательного контура. Установить выходное напряжение генератора синусоидальных сигналов на этой частоте 1 В в режиме холостого хода.
2. Собрать схему рис.3.1. Изменяя частоту входного напряжения в пределах от 200 Гц до 5 кГц (в районе резонансной частоты значения частоты генератора взять с интервалом 100 Гц – 3 значения до и 3 значения после резонансной частоты), заполнить таблицу.
f [Гц] |
lg f |
U20=UK |
U30=UL |
U32=UC |
U140=IK |
ZK=UK/IK |
|
|
|
|
|
|
|
3. Уточнить значение резонансной частоты по максимальному значению тока в цепи. Эти данные также занести в таблицу.
4. Собрать схему рис 3.3. Повторить измерения, указанные в п.2. Данные занести в таблицу.
f [Гц] |
lg f |
U30=UK |
U20=UL |
U23=UC |
U140=IK |
ZK=UK/IK |
|
|
|
|
|
|
|