Порядок выполнения работы.

1. Собрать монтажную схему цепи с активным сопротивлением (рис. 1.6). Снять показания приборов, установив входное напряжение не более 60В..Опыт повторить 2 раза при разных значениях напряжения на входе. Результаты измерений занести в таблицу 1.2. Определить сопротивление цепи R16.

Таблица 1.2 .

	V,В	I,А	P,Вт; QL,ВАр; Qc,ВАр	Рассчитать
Vвх=				R=	G=
				L=	XL=
				C=	Xc=
Vвх=				R=	G=
				L=	XL=
				C=	Xc=

Рис. 1.6 Монтажная схема с активным сопротивлением

2. Собрать монтажную схему цепи с индуктивностью (рис. 1.7). Снять показания приборов, установив входное напряжение не более 60В . Опыт повторить 2 раза при разных значениях напряжения на входе. Результаты измерений занести в таблицу 1.2. Определить индуктивность цепи L2 (переключатель одноименного галетника установить в поз. «2»,).

Рис. 1.7 Монтажная схема с индуктивностью.

3. Собрать монтажную схему цепи с емкостью(рис. 1.8). Снять показания приборов, установив входное напряжение не более 60В .Опыт повторить 2 раза при разных значениях напряжения на входе. Результаты измерений занести в таблицу 1.2. Определить емкость цепи С1.

Рис. 1.8 Монтажная схема с емкостью.

4. Рассчитать активные и реактивные сопротивления и проводимости. Заполнить таблицу 1.2.

5. Для каждого случая построить векторную диаграмму тока и напряжения.

Контрольные вопросы.

1. Что является активным, реактивным элементами в цепи переменно­ го тока.

2. Как экспериментально определить параметры элементов в це­пи переменного тока?

3. Что понимают под активной, реактивной и полной мощностью? Назовите еди­ницы их измерения.

4. Приведите формулы для расчета активных и реактивных проводимостей и со­противления цепи синусоидального тока.

5. Приведите векторные диаграммы простейших элементов в цепи перемен­ного тока.

Лабораторная работа 2

«РЕЗОНАНСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА»

Резонансом называют такой режим работы участков электрической цепи с индуктивными катушками и конденсаторами, при котором угол сдвига фаз между напряжением и током на этих участках φ = 0.

В цепи с последовательно соединенными индуктивным и емкостным элементами (рис.2.1) (в последовательном колебательном контуре) полное сопротивление цепи равно:

Рис 2.1 Цепь с последовательно соединенными элементами.

по определению резонансу соответствует условие:

φ =, которое выполняется для данной цепи при X_L = X_C или L = 1/C.

Так как при резонансе , то напряжение на катушке будет равно напряжению на конденсаторе — U_L = U_C. Поэтому резонанс в цепи с последовательным соединением элементов L и C называется резонансом напряжений.

При заданных значениях L и C из равенства найдем, что резонанс имеет место при угловой частоте , которую называют резонансной угловой частотой.

При резонансе напряжений контур R, L, C имеет чисто активное сопротивление, ток достигает максимального значения:

,

где U — действующее напряжение на входе цепи. На рисунке 2.2 показана векторная диаграмма цепи в момент резонанса.

Резонанс на участках цепи с параллельным соединением элементов L и C (параллельный колебательный контур рис.2.3) называется резонансом токов.

Рис. 2.2 Векторная диаграмма Рис. 2.3 Параллельное соединение

Резонанс напряжений элементов.

Полная проводимость такого участка цепи

, где G = 1/R — активная проводимость цепи, B_L =1/X_L — индуктивная проводимость,B_С =1/X_С — емкостная проводимость, B = B_L – B_C — реактивная проводимость.

Угол φ. Тогда условием резонанса в параллельном колебательном контуре (φ = 0) является равенство нулю реактивной проводимости участка цепи:

B = B_L – B_C = 0 или , откуда

На рисyнке 2.4 приведены частотные характеристики идеального параллельного контура, для которого R = 0.

Рис.2.4 Частотные характеристики Рис. 2.5 Векторная диаграмма.

Резонанс токов.

На рисунке 2.5 показана векторная диаграмма цепи при резонансе. Общий ток I₀ в момент резонанса минимален и определяется напряжением на входе участка цепи и его активной проводимостью: I₀ = I_R0 = UG.

При B_L = B_C >> G токи I_L = I_C >> I_R0.

Цель работы: экспериментальное исследование и анализ основных положений резонансных явлений в линейных цепях переменного тока.

Порядок выполнения работы.

1. Питание цепи осуществляется от автотрансформатора U = 0 - 250 В, 50 Гц, установленного на стенде. Экспериментально определить параметры катушки индуктивности L2 при входном напряжении не более 60В – PV21 (одноименный галетник установить в поз.2) на основании показаний приборов по схеме рис. 2.6 (цепь с индуктивностью L2 ) и занести в табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Определение параметров катушки

	Замерить			Рассчитать
Uвх,В	U,В	I,А	S,ВА	L,мГн	XL,Ом	Z,Ом	R,Ом

Рис. 2.6 Монтажная схема. Определение параметров катушки

2. Построить векторную диаграмму тока и напряжения.

3. Исследовать резонанс напряжений при последовательном соединении r, L, C (рис 2.7). Плавно увеличивать напряжение от 0 до 24В. Тумблерами батареи конденсаторов С1 подобрать емкость, при которой ток достигает максимума (но не более 0,5А).Заполнить таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Исследование резонанса напряжений

С, мкФ	Замерить						Рассчитать
	I,А	Uвх,В	U,В	UL,В	Uс,В	P,Вт	Cosφ

4. Построить векторные диаграммы токов и напряжений исследуемой цепи для трех режимов цепи: резонансного, до- и после резонанса.

Рис. 2.7 Монтажная схема. Исследование резонанса напряжений

5. Рассчитать cosφ для резонанса напряжений. Если cosφ окажется меньше 0.92, то опыт необходимо повторить и точнее настроить цепь в резонанс. Полученные данные занести в табл. 2.2.

6. Исследовать резонанс токов при параллельном соединении r, L, С, изменяя емкость конденсатора (рис. 2.8). Установить расчетную величину С1 и плавно увеличивать напряжение от 0 В до получения общего тока в цепи 0,15А. Опытным путем подобрать емкость до получения минимального значения общего тока в цепи. Подкорректировать напряжение ЛАТРа так чтобы ток стал равным 0,15А.

Рис. 2.8 Монтажная схема. Исследование резонанса токов

7. Определить параметры резонансного контура. Экспериментально определить точку резонанса токов. Результаты занести в табл.2.3.

Таблица 2.3

Замерить

Рассчитать

С, мкФ

Uвх,В

U,В

I,А

IL,А

Iс,А

Р,Вт

ВL,Cм

Вc,См

φ

QL, ВАр

Qc, ВАр

S, ВА

8. Построить векторные диаграммы токов и напряжений исследуемой цепи для трех режимов цепи: резонансного, до- и после резонанса.

9. По данным экспериментов (таблицы 2.2 и 2.3) построить графики; U(C), I(C), UC(C), UL (C), Ic(C), Р(С).