Протокол измерений к лабораторной работе № 6 «Исследование резонанса в цепи с последовательно соединенными элементами R, L, С»

Схема исследуемой электрической цепи представлена на рис. 1П.

Рис. 1П

Параметры цепи: L= мГн; С= мкФ; R_к= Ом.

Гц.

Предварительные расчеты:

= = Гц; = = Ом;

= =; = = Гц.

 

Таблица 1П

f, Гц		I, мА	Uк, В	UС, В	φ, град	Р, Вт	Примечания
							f < f1
							f 1
							f < f0
							f0
							f > f0
							f2
							f > f2

При f₀ = Гц напряжение = = В.

 

Из табл. 1: граничные частоты f ₁= Гц и f ₂= Гц, полоса пропускания ∆f₂-f₁ = = Гц.

 

Сравнение значений добротности:

 

= =; = =; = =.

Входное сопротивление цепи: в резонансе Z₀ = = Ом;

на частоте f₁Z₁= = Ом; на частоте f₂Z₂= = Ом.

Работу выполнил:________________

Работу проверил:________________

Содержание отчета

1. Нарисовать схему замещения исследуемой электрической цепи, указать величины параметров R_K, L, С. Записать рассчитанные в протоколеизмерений значения частоты f₀, волнового сопротивления , добротности Q и полосы пропускания ∆f.

2. По данным таблицы 1П в относительных единицах частоты рассчитать и построить графики амплитудно-частотных характеристик (АЧХ): U_R()/U = R_кI()/U; UL()/U; U_c()/U. Результаты расчета представить в таблице. Из графиков АЧХ определить добротность Q, граничные частоты f₁, f₂ и полосу пропускания.

3. Рассчитать в относительных единицах частоты v зависимости: Р()/Р₀,

Q()/P₀, S()/P₀. Результаты расчета представить в таблице. Построить

графики. По данным таблицы 1П построить фазочастотную характеристику φ(). Из графиков определить добротность Q, граничные частоты и полосу пропускания.

4. По данным табл. 1П протокола рассчитать частотные характеристики: Z(f)=U/I(f); X_L(f) = U_L(f)/I(f); X_c(f) = U_c(f)/I(f); R(f) = Rк;

X(f) = X_L(f)-X_c(f); φ(f) = arctg(X(f)/R). Результаты расчета характеристик Z(f)/R_к; R(f)/R_к, X(f)/R_к в относительных единицах частоты представить в таблице. Построить их графики от относительной частоты . Из графиков определить на граничных частотах f₁ и f₂ отношения: Z(f₁)/R; |Х(f₁)|/R и Z(f₂)/ R; |X(f₂)|/R.

5. Построить векторные диаграммы тока и напряжения цепи для значений частоты f₁, f₀, _,f₂.

 

Лабораторная работа № 7

Резонансные характеристики цепи с последовательно соединенными элементами R, L, С

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

Общие сведения

В работе исследуются резонансные характеристики в цепи по схеме рис. 7.1. Резонансными характеристиками называют зависимости от величины емкости С действующих значений тока

и напряжений: U_R(C) = R_KI(C); U_L(C) =ωLI(C);

Так же к резонансным характеристикам относятся зависимости активной Р(С) = RI²(C), реактивной Q(C)= , полной S(С) = UI(С) мощностей и угла

Рис. 7.1

сдвига фаз

Резонанс в цепи (рис. 7.1) достигается изменением величины емкости С конденсатора. При резонансе эквивалентное реактивное сопротивление:

Тогда резонансная емкость С₀ =

 

Рис. 7.1

 

 

Напряжение на входе цепи U = I(C₀)R = U_RO, ток I(С₀) = I₀ = В цепи

имеет место резонанс напряжений U_L (С₀) = U_c (С₀). Отношение

 

определяет добротность контура.

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 1 и 5 при их совместном использовании измеряют активную мощность Р и угол сдвига фаз φ между мгновенными значениями напряжения и и тока i. При емкостном характере цепи в окне φ на экране монитора появляется величина угла 0...-90°.

Пассивные элементы электрической схемы выбирают из блоков МОДУЛЬ

РЕЗИСТОРОВ и РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ Активное сопротивление R_K катушки измеряют мультиметром.

Опыты на частоте f = 150 Гц выполняют с катушкой индуктивности L=50мГн; на частоте f =200 Гц – L= 20 или 30 мГн; на частоте f =250 Гц L =20 мГн.

· Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1П протокола измерений. Тумблер SA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ установить в положение I2.

· Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

· Установить в блоке МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ назначенную преподавателем величину индуктивности катушки L. Включить мультиметр в режим измерения сопротивления Измерить активное сопротивление R_K катушки. Записать значение R_K в протокол измерений. Включить мультиметр в режим измерения переменного напряжения.

· Для указанной преподавателем частоты f рассчитать величину резонансной емкости С₀. Установить в блоке МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ величину емкости С, ближайшую к С₀.

Запустить информационно-измерительный комплекс DeltaProfi. Для этого:

· Включить компьютер, дождаться окончания загрузки Windows;

· Запустить программу DeltaProfi. Появится окно программы.

· Выбрать работу «Работа №7 - Резонансные характеристики цепи с последовательно соединенными элементами R, L, С» 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 ~. Регулятором Частота установить на выходе модуля частоту f.

· Регулятором Амплитуда установить величину действующего значения напряжения U = 5-7 В. Напряжение U поддерживать неизменным при выполнении всех опытов.

· Убедиться, что угол φ примерно равен нулю. Записать значения L, С и f протокол измерений.

· Для указанных в табл. 1П протокола измерений величин емкости С измерить действующие значения тока i, напряжений и_к, и_с; активную мощность Р и угол φ =ѱ_u-ѱ_i. Измеренные значения занести в табл. 1П.

· Протокол измерений утвердить у преподавателя.

· Выключить тумблеры Сеть модуляей ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и 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.