Определение параметров эквивалентного генератора

Определение параметров эквивалентного генератора

• В режиме короткого замыкания (R₃ = 0) списать с экрана монитора значение тока I₃=I_кз.

• В режиме холостого хода (ветвь с R₃ разомкнута) измерить напряжение U₀. Данные измерений занести в табл. 2П. Восстановить схему цепи.

Определение экспериментальной зависимости I₃ = f(R₃)

• Измерить ток I₃ для указанных в табл. ЗП величин сопротивления R₃. Данные занести в табл. 2П.

• Утвердить протокол измерений у преподавателя.

• Выключить тумблеры SA1 источника UZ1, SA3 источника UZ4 и Сеть модуля ВВОД-ВЫВОД.

• Выключить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ. Окончить работу программы DeltaProfi. Для этого:

• Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» или командой главного меню «Управление - Стоп» или горячей клавишей F6.

• Закрыть программу.

 

 

•

Протокол измерений к лабораторной работе № 2 «Линейная электрическая цепь постоянного тока»

•

• Рис. 1П

• Способ отключения источников показан на рис. 2П.

• R₁=__ Ом, R₂=__ Ом, R₃=__ Ом.

• Проверка законов Кирхгофа, принципов наложения и взаимности

• Таблица 1П

Включены оба источника Е1=__В, Е2=__В.	Включен источник э.д.с. Е1=__В.	Включен источник э.д.с. Е2=__В.
I1, мА		UR1, B		I^’1, мА		I^”1, мА
I2, мА		UR2, B		I^’2, мА		I^”2, мА
I3, мА		UR3, B		I^’3, мА		I^”3, мА

• Опытные данные для определения параметров эквивалентного генератора

•

• Таблица 2П

, мА	, В	, Ом	, Ом

• Экспериментальная зависимость I₃=f(R₃)

•

• Таблица 3П

R3, Ом
I3, мА

•

•

• Рис. 2П

•

• Работу выполнили:

• Работу проверил:

•

Содержание отчета

1. Нарисовать схему замещения исследуемой электрической цепи, указать положительные направления токов.

2. Для исследуемой цепи записать: уравнение первого закона Кирхгофа в каждом режиме; уравнения второго закона Кирхгофа в режиме действия двух источников; принцип наложения для каждого тока; принцип взаимности. По данным табл. 1П протокола измерений проверить численно эти уравнения.

3. По данным табл. 2П рассчитать зависимости тока и мощности третьей ветви от величины ее сопротивления. Построить графики этих функций. На рисунке также нанести экспериментальные значения тока из табл. ЗП.

Лабораторная работа № 3

Определение эквивалентных параметров пассивных двухполюсников

Целью работы является экспериментальное определение полных и комплексных сопротивлений и проводимостей пассивных двухполюсников R-L-C в установившемся режиме синусоидальных напряжений и токов.

1. Общие сведения

На входе пассивного двухполюсника в установившемся режиме мгновенные значения напряжения и = U_m sin (ωt+ ѱ_u) и тока i = I_m sin(ωt+ ѱ_i) отличаются по фазе на угол ср = \у_и - у, (рис. 3.1).

Рис. 3.1

Проекции напряжения на линию тока U_aк =U cosφ; U_p=U sinφ определяют

активную и реактивную составляющие напряжения.

Проекции тока на линию напряжения I_ак = I cosφ; I_p = Isinφ определяют

активную и реактивную составляющие тока.

В цепи синусоидального тока для пассивного двухполюсника по определению вводятся следующие расчетные величины (эквивалентные параметры):

1. Эквивалентные полное Z, активное R_ЭK и реактивное Х_ЭK сопротивления:

2. Эквивалентные полная Y, активная G_ЭK и реактивная В_эк проводимости:

3. Комплексное сопротивление

4. Комплексная проводимость

Для указанных выше величин выполняются отношения:

Рис. 3.2

Эквивалентные параметры определяются из физического эксперимента, в котором для заданного двухполюсника измеряют действующие значения тока и напряжения, активную мощность Р =UI cos φ или угол сдвига фаз ср между мгновенными значениями напряжения и тока (рис. 3.2).

2. Содержание и порядок выполнения работы

В лабораторной работе исследуют R-L, R-C и R-L-C двухполюсники (рис. 3.3).

Источником синусоидального напряжения частой f =50 Гц является МОДУЛЬ ПИТАНИЯ UZ3. В качестве источника синусоидального напряжения можно использовать модуль ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. В этом случае частота f = 50 - 400 Гц.

Измерения выполняются компьютерным измерительным комплексом (смотри п. 1.4 введения). Ввод данных в компьютер выполняет блок ВВОД-ВЫВОД. Входы 1 и 5 при их совместном использовании измеряют величину угла сдвига фаз ф между мгновенными значениями напряжения и и тока i. При емкостном характере цепи в окне ф на экране монитора появляется величина угла 0...-90⁰.

Пассивные элементы электрических схем двухполюсников выбирают из блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ и РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. Шунт R_Ш- резистор канала А1 из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ

Рис. 3.3 Численные значения параметров элементов двухполюсников назначает преподаватель. Рекомендуемые значения параметров: L = 60, 70, 80 или 90 мГн, С = 47, 56, 68 или 82 мкФ, R = 47, 68 или 100 Ом. • Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1П протокола измерений. Подключить к схеме двухполюсник R- L. • Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

 

Запустить информационно-измерительный комплекс DeltaProfl. Для этого:

• Включить компьютер, дождаться окончания загрузки Windows;

• Запустить программу DeltaProfl. Появится окно программы.

• Выбрать работу «Работа №3 - Определение эквивалентных параметров пассивных двухполюсников» в меню «Работы» или нажав кнопку «Выбор

работы...».На экране появится схема лабораторной работы.

• Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» или командой главного меню «Управление - Пуск» или горячей клавишей F5.

• Включить автоматический выключатель QF модуля питания и тумблеры SA2 источника UZ3 и Сеть модуля ВВОД-ВЫВОД.

• Установить регулятором МОДУЛЯ ПИТАНИЯ UZ3 действующее значение напряжения и 5.6 В.

• Списать с экрана монитора в табл. 1 протокола результаты измерений напряжения U, тока I и угла сдвига фаз φ.

• Выполнить аналогичные измерения для R —С и R-L-C двухполюсников.

• Выполнить предварительные расчеты, указанные в протоколе измерений.

• Протокол измерений утвердить у преподавателя.

• Выключить тумблеры SA2 источника UZ3, Сеть модуля ВВОД-ВЫВОД.

• Выключить автоматический выключатель QF модуля питания.

Окончить работу программы DeltaProfi. Для этого:

• Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» или командой главного меню «Управление - Стоп» или горячей клавишей F6.

• Закрыть программу

Протокол измерений к лабораторной работе № 2 «Линейная электрическая цепь постоянного тока»

•

• Рис. 1П

• Способ отключения источников показан на рис. 2П.

• R₁=__ Ом, R₂=__ Ом, R₃=__ Ом.

• Проверка законов Кирхгофа, принципов наложения и взаимности

• Таблица 1П

Включены оба источника Е1=__В, Е2=__В.	Включен источник э.д.с. Е1=__В.	Включен источник э.д.с. Е2=__В.
I1, мА		UR1, B		I^’1, мА		I^”1, мА
I2, мА		UR2, B		I^’2, мА		I^”2, мА
I3, мА		UR3, B		I^’3, мА		I^”3, мА

• Опытные данные для определения параметров эквивалентного генератора

•

• Таблица 2П

, мА	, В	, Ом	, Ом

• Экспериментальная зависимость I₃=f(R₃)

•

• Таблица 3П

R3, Ом
I3, мА

•

•

• Рис. 2П

•

• Работу выполнили:

• Работу проверил:

•

 

 

Протокол измерений к лабораторной работе № 3 «Определение эквивалентных параметров пассивных двухполюсников»

 

Рис. 1П

Численные значения параметров элементов:

L=__ мГн; R=__ Ом; С = __мкФ.

Опытные данные внесены в табл. 1П.

Таблица 1П

Двухполюсник	U, B	I, мА	φ, град
R-L
R-C
R-L -C

 

Двухполюсник	, Ом	, Ом	, Ом
R-L
R-C
R-L -C

Предварительные расчеты представлены в табл. 2П.

 

Для двухполюсника R - L эквивалентное сопротивление R_ЭK равно активному сопротивлению R_K катушки индуктивности L.

 

 

Работу выполнили:_________________

 

Работу проверил:__________________

 

3. Содержание отчета

1. Нарисовать схемы исследуемых двухполюсников. Указать величины параметров R, L, С.

2. Используя экспериментальные данные табл. 1П и результаты предварительных расчетов из протокола измерений для каждого из двухполюсников, записать комплексные сопротивления и проводимости в алгебраической и показательной форме записи. Построить в масштабе треугольники сопротивлений.

3. Выполнить проверку отношений эквивалентных преобразований:

4. По известным параметрам элементов и частоте источника рассчитать комплексное сопротивление и комплексную проводимость двухполюсника R- L-C. Сравнить расчет с данными п. 2 и п. 3.

 

 

Лабораторная работа № 4

Исследование цени синусоидального тока

Целью работы является получение экспериментальных данных для расчета и построения векторных диаграмм разветвленной цепи синусоидального тока; закрепление навыков расчета комплексным методом.

Общие сведения

При расчетах установившихся режимов линейных электрических цепей синусоидального тока мгновенным значениям синусоидальных функций времени, например, тока i(t) = I_m sin(ωt+ ѱ₁,), ставят в соответствие комплексное мгновенное значения .

Величины называют комплексными амплитудными

и действующими значениями, соответственно. Аналогично для синусоидальных напряжений, э. д. с., электрических зарядов, магнитных потоков и т. д.

Для любого пассивного участка электрической цепи, содержащего элементы R, L и С, можно определить комплексное сопротивление

и комплексную проводимость

- .

Переход к комплексным действующим значениям напряжений и токов, комплексным сопротивлениям и проводимостям позволяет при расчетах использовать:

• уравнения, по форме совпадающие с законом Ома

• 1-й закон Кирхгофа для любого узла схемы замещения цепи: (алгебраическая сумма по всем k ветвям узла);

• 2-й закон Кирхгофа для любого контура схемы замещения цепи: (алгебраические суммы по всем l ветвям контура);

Мощности источников и пассивных участков цепи также представляются в комплексной форме:

,

где - полная комплексная мощность; = - сопряженное комплексное действующее значение тока ().

В цепи синусоидального тока выполняется баланс комплексных, активных и реактивных мощностей источников и потребителей:

Содержание и порядок выполнения работы

В лабораторной работе используется источник синусоидального напряжения из модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР.

Измерения выполняются компьютерным измерительным комплексом (смотри п 1.4 введения). Ввод данных в компьютер выполняет модуль ВВОД-ВЫВОД. Входы 1 и 5 при их совместном использовании измеряют активную мощность Р и угол сдвига фаз φ между мгновенными значениями напряжения и и тока i₁. При емкостном характере цепи в окне ср на экране монитора появляется величина угла 0...-90⁰.

Пассивные элементы электрической схемы выбирают из блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ и РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

Частоту f и параметры пассивных элементов задает преподаватель. Рекомендуемые значения представлены в табл. 4.1.

 

 

Таблица 4.1

f= 50 Гц	f= 100Гц	f= 150 Гц	f= 200 Гц	f= 250 Гц
L, мГн	С, мкФ	L, мГн	С, мкФ	L, мГн	С, мкФ	L, мГн	С, мкФ	L, мГн	С, мкФ

Лабораторная работа состоит из двух частей. В первой части выполняют измерения для расчета и построения векторных диаграмм напряжения и тока разветвленной цепи синусоидального тока.

Во второй части выполняют опыты для расчета комплексных сопротивлений участков исследуемой цепи. Полученные данные используют для расчета цепи комплексным методом. Результаты расчета сравнивают с данными, полученными в первой части работы.

• Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1П протокола измерений. Резистор R = 10 Ом.

• Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

• Заданные преподавателем величины пассивных элементов установить в блоке МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. Их величины записать в протокол измерений.

Запустить информационно-измерительный комплекс DeltaProfi. Для этого:

• Включить компьютер, дождаться окончания загрузки Windows;

• Запустить программу DeltaProfi. Появится окно программы.

• Выбрать работу «Работа №4 — Исследование цепи синусоидального тока» в меню «Работы» или нажав кнопку «Выбор работы...». На экране появится схема лабораторной работы.

• Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» или командой главного меню «Управление - Пуск» или горячей клавишей F5.

• Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ и тумблеры Сеть модулей ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и ВВОД-ВЫВОД. Переключатель Форма установить в положение ~.

Первая часть работы

1. Регулятором Частота модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, получить заданное преподавателем значения частоты f. Регулятором Амплитуда установить действующее значение напряжения и на выходе модуля 7-8 В. Записать величины напряжения и частоты в таблицу 1П протокола измерений.

2. Измерить действующее значение напряжений и₁,и₂; токов i₁, i₂ и i₃; активную

мощность Р, потребляемую цепью; угол φ между напряжением и током на входе цепи. Измеренные величины занести в табл. 1П.

3. Выполнить предварительные расчеты, указанные в протоколе измерений.

Вторая часть работы

4. Регулятором Амплитуда уменьшить до нуля напряжение на выходе модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР.

5. Закоротить перемычкой участок с напряжением u₂.

6. Регулятором Амплитуда модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР установить действующее значение напряжения и на выходе модуля 3-4 В. Записать в табл. 2П результаты измерения U, I, φ.

7. Убрать перемычку.

8. Регулятором Амплитуда уменьшить до нуля напряжение на выходе модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР.

9. Закоротить перемычкой участок с напряжением и₁.

10. Регулятором Амплитуда модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР установить действующее значение напряжения и на выходе модуля 3—4 В. Записать в табл. 2П результаты измерения U, I, φ.

11. Разомкнуть ветвь с током I₃ (I₃ = 0). Записать в таблицу 2П протокола результаты измерения U, I, φ.

12. Восстановить цепь тока I₃.

13. Разомкнуть ветвь с током I₂ (I₂ = 0). Записать в табл. 2П результаты измерения U, 1,φ.

14. Выполнить предварительные расчеты, указанные в протоколе измерений.

15. Протокол измерений утвердить у преподавателя.

16. Выключить тумблеры Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и ВВОД - ВЫВОД.

17. Выключить автоматический выключатель QF модуля питания.

Окончить работу программы DeltaProfi. Для этого:

• Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» или командой главного меню «Управление — Стоп» или горячей клавишей F6.

• Закрыть программу.

Первая часть работы

Результаты измерений представлены в табл. 1П.

U, B	U1, B	U2, B	I1, мА	I2, мА	I3, мА	φ, град	Р, Вт

Предварительные расчеты

Активная мощность, потребляемая цепью:

Р = UI₁cosφ= = Вт.

Измеренная активная мощность из табл. 1П: Р = Вт.

По данным табл. 1П полное сопротивление:

• цепи Z = = Ом;

• участка 1 с напряжением U₁: Z₁ = = Ом;

• участка 2 с напряжением U₂ : Z₂₃ = = Ом;

• ветви с током I₂: Z₂ = = Ом;

• ветви с током I ₃: Z₃ = = Ом.

Вторая часть работы

Результаты измерений представлены в табл. 2П.

Таблица 2П

Участок 1 (U2 =0)	Участок 2 (U1 =0)	Ветвь I2 (I3 =0)	Ветвь I3 (I2 =0)
U, B	I, мА	φ, град	U, B	I, мА	φ, град	U, B	I, мА	φ, град	U, B	I, мА	φ, град

 

Предварительные расчеты.

По данным табл. 2П комплексные сопротивления:

• участка 1: = Ом;

• участка 2: = Ом;

• ветви с током I₂: = Ом;

• ветви с током I₃: = Ом.

Сравните с результатами, полученными в части 1 работы.

Работу выполнили:_________________

Работу проверил:__________________

 

Содержание отчета

Нарисовать схему замещения исследуемой электрической цепи, указать величины параметров цепи.

По результатам измерений (табл. 1П протокола) построить в масштабах векторные диаграммы напряжения и тока.

Рассчитать токи и напряжения методом преобразований. При расчете из протокола наблюдений взять входное напряжение и комплексные сопротивления ветвей. Все расчеты проводить в комплексной форме. Сравнить результаты расчета с экспериментальными данными (табл. 1П).

Для исследуемой цепи записать в комплексной форме уравнения по законам Кирхгофа. Используя результаты, полученные в п, 3, проверить численно выполнение этих уравнений.

Записать уравнения баланса активных и реактивных мощностей. Проверить выполнение баланса, используя результаты, полученные в п. 3

Лабораторная работа № 5

Общие сведения

На рис. 5.1 показан контур 1 с электрическим током Магнитный поток, создаваемый этим током и сцепленный с этим контуром, называется потоком самоиндукции Ф_1L.

 

Рис. 5.1

Расчетная величина потокосцепление самоиндукции контура 1 или неразветвленной электрической цепи обозначается ѱ _1L. В линейной электрической цепи потокосцепление ѱ _1L = L₁i₁, где L₁ собственная индуктивность или просто индуктивность контура 1.

При протекании переменного тока в окружающем контур или электрическую цепь пространстве создается переменный магнитный поток. В контуре индуцируется э. д. с. самоиндукции, а на зажимах цепи возникает напряжение самоиндукции

Если часть магнитного потока индуктивности L₁ сцепляется с витками контура 2, в нем возникает магнитный поток взаимной индукции Ф_2М. В линейной электрической цепи потокосцепление взаимной индукции определяется выражением , где М₂₁взаимная индуктивность контуров 1 и 2.

При изменении магнитного потока взаимной индукции во втором контуре возникает э. д. с. взаимоиндукции. Напряжение взаимоиндукции

Напряжение на индуктивно связанных элементах электрической цепи определяются составляющими напряжений само- и взаимоиндукции. Если собственная индуктивность контура 2 L₂, а напряжения на их зажимах u₁ и u₂, то в установившемся режиме в комплексной форме записи получаем:

Для последовательного согласного включения индуктивно связанных катушек (рис. 5.2) при можно записать

Рис. 5.2

Комплексное эквивалентное сопротивление цепи

Эквивалентное активное и реактивное сопротивления цепи:

Для последовательного встречного включения катушек (рис. 5.3)

Комплексное эквивалентное сопротивление цепи

эквивалентное активное и реактивное сопротивления цепи:

 

Поскольку больше , то полное сопротивление больше . Это позволяет экспериментально определить одноименные зажимы индуктивно связанных катушек.

Рис. 5.3

2. Содержание и порядок выполнения работы

В лабораторной работе используется источник синусоидального напряжения из модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР.

Измерения выполняются компьютерным измерительным комплексом (смотри п 1.4 введения). Ввод данных в компьютер выполняет модуль ВВОД-ВЫВОД. Входы 1 и 5 при их совместном использовании измеряют угол сдвига фаз φ между мгновенными значениями синусоидальных напряжения u₁, и тока i₁. При емкостном характере цепи в окне φ на экране монитора появляется величина угла 0...-90⁰.

Пассивные элементы электрической схемы выбирают из блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ и РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

Определение параметров индуктивно связанных катушек

· Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1П протокола измерений.

· Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

Запустить информационно-измерительный комплекс DeltaProfi. Для этого:

· Включить компьютер, дождаться окончания загрузки Windows;

· Запустить программу DeltaProfi. Появится окно программы.

· Выбрать работу «Работа №5 - Исследование цепи синусоидапьного тока с индуктивно связанными элементами - Определение параметров индуктивно связанных катушек» в меню «Работы» или нажав кнопку «Выбор работы...». На экране появится схема лабораторной работы

· Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» или командой главного меню «Управление - Пуск» или горячей клавишей F5.

· Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ и тумблеры Сеть модулей ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и ВВОД-ВЫВОД. Переключатель Форма установить в положение ~. Установить регулятором Частота значение частоты f = 100... 200 Гц. Частоту f записать в протокол.

· Регулятором Амплитуда модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР установить действующее значение напряжения и₁ 6-7 В.

· Выполнить компьютерным измерительным комплексом измерения действующих значений напряжений u₁ и и₂, тока i₁, и угла сдвига фаз φ. Все измеренные величины занести в табл. 1П.

· Повторить измерения, поменяв местами индуктивности L₁ и L₂. Измеренные величины занести в табл. 1П.

· Выключить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР.

· Выполнить указанные в протоколе измерений расчеты.

Последовательное соединение индуктивно связанных катушек

· Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 2П.

· Выбрать работу «Работа №5 - Исследование цепи синусоидального тока с индуктивно связанными элементами - Последовательное соединение индуктивно связанных катушек» в меню «Работы» или нажав кнопку «Выбор работы...». На экране появится схема лабораторной работы.

· Включить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

· Экспериментально определить одноименные зажимы катушек.

· Соединить катушки последовательно согласно. Регулятором Амплитуда модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, установить напряжение U = 7 В.

· Выполнить компьютерным измерительным комплексом измерения действующих значений напряжений и, и₁ и и₂, тока i и угла сдвига фаз φ. Измеренные величины занести в таблицу 2П.

· Соединить катушки последовательно встречно. Выполнить измерения предыдущего пункта. Измеренные величины занести в таблицу 2П.

· Выключить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Параллельное соединение индуктивно связанных катушек

• Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. ЗП.

• Соединить катушки согласно (одноименные зажимы подключены к узлу).

• Выбрать работу «Работа №5 - Исследование цепи синусоидального тока с индуктивно связанными элементами - Параллельное соединение индуктивно связанных катушек» в меню «Работы» или нажав кнопку «Выбор работы». На экране появится схема лабораторной работы.

• Включить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР.Регулятором Амплитуда установить на выходе модуля напряжение (U = 6 - 7 В.

• Выполнить измерения компьютерным измерительным комплексом. Измеренные величины занести в табл. ЗП.

• Соединить катушки встречно. Выполнить измерения предыдущего пункта. Измеренные величины занести в табл. ЗП.

• Выключить тумблеры Сеть модулей ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и ВВОД- ВЫВОД

• Выключить автоматический выключатель QF модуля питания.

• Протокол измерений утвердить у преподавателя.

Окончить работу программы DeltaProfi. Для этого:

• Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» или командой главного меню «Управление - Стоп» или горячей клавишей F6.

• Закрыть программу.

Протокол измерений к лабораторной работе № 5 «Исследование цепи синусоидального тока с индуктивно связанными элементами»

Определение параметров индуктивно связанных катушек

Схема исследуемой электрической цепи представлена на рис. 1П. Частота f = Г ц.

Рис. 1П Экспериментальные данные представлены в табл. 1П.

Таблица 1П

К выходу генератора подключена катушка L1	К выходу генератора подключена катушка L2
U1, B	I1, мА	φ1,град	U2, B	U1, B	I1, мА	φ1,град	U2, B

 

Предварительные расчеты параметров катушек

 

К выходу генератора подключена катушка L1
= = Ом	= = Ом
= = Ом	= = Ом
К выходу генератора подключена катушка L2
= = Ом	= = Ом
= = Ом	= = Ом

 

Последовательное соединение катушек

Рис. 2П

 

Таблица 2П

Согласное соединение катушек	Встречное соединение катушек
U, B	I, мА	U 1, B	U 2, B	φ, град	U, B	I, мА	U 1, B	U 2, B	φ, град
= Ом	= Ом

Лабораторная работа № 6

Исследование резонанса в цепи с последовательно соединенными элементами R, L, С

Целью работы является исследование резонансных явлений и частотных характеристик электрической цепи, содержащей элементы R, L, С.

1. Общие сведения

Резонансом называется явление совпадения начальных фаз мгновенных значении синусоидального напряжения и тока на участке электрической цепи, содержащем элементы R, L, С.

В состоянии резонанса угол сдвига фаз φ=ѱ_u-ѱ_i=0. Имеют место следующие выражения:

В линейной электрической цепи режим резонанса можно получить путем изменения частоты f питающего напряжения u(t) или величин параметров элементов R, L, С. В работе исследуют контур с последовательным соединением участков R, L и С (рис. 6.1).

Рис. 6.1

На частоте резонанса ω₀ эквивалентное реактивное сопротивление

 

откуда

 

 

Величина ω₀L = 1/ω₀С = = имеет размерность сопротивления и название волнового (характеристического) сопротивления контура. Резонансные свойства контура характеризует добротность

 

 

При резонансе напряжение на входеконтура U = U_R0. Добротность Q показывает, во сколько раз напряжения на реактивных элементах U_L0=U_C0 отличается от напряжения U. Такой резонанс называют резонансом напряжений.

Ток при резонансе достигает наибольшего значения .

Зависимости X_L(f); X_C(f); X(f)=X_L(f)-X_C(f);

называются частотными характеристиками цепи (контура).

Зависимость φ(f) = arctg(X(f)/R) называется фазочастотной

характеристикойцепи (контура).

Зависимости от частоты действующих значений тока I(f)и напряжений U_R (f), U_L (f), U_C (f) называются амплитудно-частными характеристиками (АЧХ).

Диапазон частот, при которых выполняетсяотношение

называется полосой пропускания. Записанное выше отношение выполняется точно на частотах f₁ и f₂, где |Х(f)|=R. На частоте f₁ меньше f₀ угол сдвига фаз

φ(f₁) = —45⁰, на частоте f₂ больше f₀ φ(f₂) = +45°. Частоты f₁ и f₂ называются нижней и верхней граничной частотой полосы пропускания. Выполнение условий φ(f₁) = —45° и φ (f₂) = +45° позволяют экспериментально определить граничные частоты, поэтому полосу пропускания можно определить по фазочастотной характеристике.

Значения граничных частот определяются выражением

Избирательные частотные свойства контура характеризуются полосой пропускания

Содержание и порядок выполнения работы

Схема исследуемой цепи представлена на рис. 1П. Источником синусоидального напряжения является модуль ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР.Измерения выполняются компьютерным измерительным комплексом (смотри п 1.4 введения). Ввод данных в компьютер выполняет модуль ВВОД-ВЫВОД. Входы 1и 5при их