Протокол измерений к лабораторной работе № 7 «Резонансные характеристики цепи с последовательно соединенными элементами R, L, C»

Рис. 1П

 

Напряжение U= B, частота f = Гц.

Параметры элементов: R_K= Ом; L= мГн; С₀= = мкФ.

 

 

Таблица 1П

С, мкФ	I, мА	Uк, В	UC, B	φ, град	Р, Вт	Примечания
3,3						Величина резонансной емкости С0= мкФ
4,7
6,8

Предварительные расчеты выполнены при С = С₀.

I₀ = U_K0= U_cо= Р=

Работу выполнил:____________

Работу проверил:____________

3. Содержание отчета

1. Нарисовать схему замещения исследуемой электрической цепи, указать величины параметров R_K, L, С и частоты f.

2. По данным табл. 1П протокола рассчитать резонансные характеристики:

и Результаты расчета записать в таблице.

3. По данным п. 2 построить зависимости U_R(C), U_L(C), U_С(C) Зависимости рекомендуется строить на одном рисунке. По графикам определить добротность Q контура. Сравнить ее со значением, рассчитанным по параметрам цепи.

4. По данным п. 2 построить зависимости Р(С), Q(C) и S(C). Зависимости рекомендуется строить на одном рисунке. На этом же рисунке показать график зависимости от емкости сдвига по фазе φ(С) между напряжением и током.

5. Построить в масштабах векторные диаграммы тока и напряжений при резонансной емкости и емкостях 10 мкФ и 47 мкФ.

Лабораторная работа № 8

Исследование режима резонанса при параллельном соединении катушки индуктивности и конденсатора

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

1. Общие сведения

В лабораторной работе исследуются резонансные явления в цепи со схемой замещения рис. 8.1. Резонанс достигается изменением частоты f синусоидального напряжения и = U_m sin ωt.

Рис. 8.1

Комплексная проводимость цепи

На частоте резонанса ω₀ эквивалентная реактивная проводимость цепи В₀=0. Получаем: или , где - волновое сопротивление контура.

Тогда резонансная частота

 

или

 

При резонансе комплексная проводимость

 

Реактивное сопротивление

Тогда

 

В цепи возникает резонанс токов. Ток при резонансе

 

Реактивные проводимости катушки и конденсатора равны.

Реактивные составляющие токов в ветвях катушки и конденсатора:

При выполнении условия ρ > R_K реактивные токи могут существенно превышать ток I₀ = UG₀.

Добротность контура

Зависимости проводимостей G(f), B(f), G_RL (f), B_RL (f),

, , Y_C(f)=B_C(f); угла сдвига фаз называются частотными характеристиками цепи.

Зависимости от частоты действующих значений токов I(f), I(f), I_c(f) их активных и реактивных составляющих называют резонансными характерист иками.

Содержание и порядок выполнения работы

Схема исследуемой цепи представлена на рис. 1 П. Источником синусоидального напряжения является модуль ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Измерения выполняются компьютерным измерительным комплексом (смотри п 1.4 введения). Ввод данных в компьютер выполняет модуля 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...-90⁰.

Пассивные элементы электрической схемы выбирают из блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ и РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. Активное сопротивление R_K катушки измеряют мультиметром.

Параметры пассивных элементов задает преподаватель. Рекомендуемые значения представлены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

L, Гн	С, мкФ	L, Гн	С, мкФ	L, Гн	С, мкФ	L, Гн	С, мкФ
	3,3		4,7		6,8

 

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

· Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

· Заданные преподавателем величины пассивных элементов установить в блоке МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ и записать в протокол измерений.

· Выполнить предварительные расчеты, указанные в протоколе измерений.

Запустить информационно-измерительный комплекс DeltaProfi. Для этого:

· Выключить компьютер, дождаться окончания загрузки Windows;

· Запустить программу DeltaProfi. Появится окно программы.

· Выбрать работу «Работа №8 - Исследование режима резонанса при

параллельном соединении катушки индуктивности и конденсатора» 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 Амплитуда установить величину действующего значения напряжения U = 5-7 В. Убедиться, что на частотах 0,2 f₀ и 2 f₀ токовая защита модуля не срабатывает. Действующее значение напряжения U поддерживать неизменным во всех опытах.

· Экспериментально определить частоту f₀ (φ₀ 0).

· Выполнить измерения для указанных в табл 1П протокола относительных частот = f / f₀ (f₀- частота резонанса в эксперименте).

· Протокол измерений утвердить у преподавателя.

· Выключить тумблеры Сеть модулей ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и 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.