4. Обробка результатів.

1. За даними дослідів пунктів 3, 7, 8 визначити для кожної ділянки та всього кола:

а) активний опір ;

б) повний опір ;

в) реактивний опір ;

г) активний спад напруги ;

д) реактивний спад напруги ;

е) повну потужність ;

ж) реактивну потужність ;

з) тангенс кута зсуву фаз ;

і) кут зсуву фаз .

2. За даними вимірювання та розрахунків побудувати в масштабі трикутники опорів, напруг та потужностей для випадків:

а) X_L>X_C

б) X_L=X_C

в) X_L<X_C

3. За даними пунктів 4 та 8 визначити:

а) тангенс кута зсуву фаз

;

б) кут зсуву фаз

;

4. За даними пунктів 5 та 9 визначити

а) тангенс кута зсуву фаз

або

б) кут зсуву фаз

або ;

в) еквівалентну індуктивність

;

г) еквівалентну ємність

5. За даними вимірювань та розрахунків (п.п. 3, 5, 8, 9) побудувати в масштабі векторні діаграми:

а) для кола з параметрами r, L, C (X_L>X_C, п.3);

б) для кола з параметрами r, L′ (п.5);

в) для кола з параметрами r, L, C (X_L<X_C, п.8);

г) для кола з параметрами r, C′ (п.10);

6. Зробити висновки по роботі.

Лабораторна робота № 11

Дослідження режиму резонансу напруг

1. Теоретичні відомості.

При послідовному з’єднанні котушки індуктивності та конденсатора за умови рівності їх реактивних опорів (X_L=X_C) виникає резонанс напруг.

Рівність X_L=X_C може досягатися зміною ємності, індуктивності або частоти мережі живлення. В даній роботі резонанс досягається зміною ємності.

Діюче значення струму в колі визначають за виразом

де U – напруга на затискачах кола;

r – активний опір кола;

X_L – індуктивний опір кола;

X_C – ємнісний опір кола.

При наближенні ємності до резонансного значення напруги на реактивних опорах кола зростають і стають рівними між собою. Сила струму також зростає і при резонансі досягає максимальної величини, так як в цьому випадку реактивний опір кола дорівнює нулю.

Струм при резонансі напруг дорівнює:

При подальшому збільшенні ємності струм та напруги на реактивних елементах зменшуються. Характерною особливістю електричного кола з послідовним з’єднанням котушки індуктивності та конденсатора є те, що напруги на цих елементах можуть перевищувати величину напруги на затискачах кола.

При X_L<X_C напруга на конденсаторі більша за напругу на котушці. Коло буде мати ємнісний характер.

При X_L>X_C напруга на конденсаторі менша за напругу на котушці. Коло буде мати індуктивний характер. Векторна діаграма для цього випадку зображена на малюнку 11.1.

Рис. 11.1. Векторна діаграма кола у випадку U_L>U_C.

На малюнку 11.2. приведені резонансні криві.

Рис. 11.2. Резонансні криві.

Напруги на котушці та конденсаторі одночасно максимуму не досягають. Це пояснюється тим, що величини їхніх активних опорів різні.

В режимі резонансу напруг кут зсуву фаз дорівнює , а коефіцієнт потужності – .

2. Електрична схема досліду, електрообладнання та вимірювальні прилади.

Рис. 11.3. Електрична схема для отримання резонансу напруг.

U – вольтметр на 15 В;

U_L, U_C – вольтметри на 75 В;

С – магазин ємності;

L – котушка однофазного трансформатора на 220 В (клеми 2-3), осердя не замкнуте.