- •Министерство образования и науки республики казахстан
- •Приборное обеспечение Проведение измерений с помощью электронного мультиметра и виртуальных приборов
- •Порядок работы с виртуальными амперметрами и вольтметрами
- •Измерение сопротивлений, мощностей и углов сдвига фаз с помощью виртуальных приборов
- •Виртуальный осциллограф
- •Переключатель
- •Лабораторная работа № 1 исследование линейных электрических цепей постоянного тока с помощью законов ома и кирхгофа
- •Лабораторная работа № 2 расчет электрических цепей методом наложения
- •Лабораторная работа № 3 исследование простейших линейных цепей синусоидального тока
- •Лабораторная работа № 4 исследование неразветвленной цепи синусоидального тока. Резонанс напряжений
- •Лабораторная работа № 5 исследование разветвленной цепи синусоидального тока. Резонанс токов
- •Исследование трехфазных электрических цепей при соединении потребителей «звездой»
- •Соединение фаз источника и приемников звездой.
- •Обрыв нейтрального провода при несимметричной нагрузке
- •Лабораторная работа № 7 исследование трехфазной цепи при соединении потребителей «треугольником»
- •Список использованной литературы
- •Содержание
Лабораторная работа № 5 исследование разветвленной цепи синусоидального тока. Резонанс токов
Цель работы: исследование электрической цепи синусоидального тока при параллельном соединении индуктивной катушки и конденсатора. Научиться по опытным данным строить векторные диаграммы токов и напряжений, определять электрические параметры цепи. Понимать и уметь устанавливать резонанс токов в рассматриваемой цепи.
Краткая теория
При параллельном соединении элементов (рисунок 1) уравнение по первому закону Кирхгофа для мгновенных значений и в комплексной форме имеет вид .
Рисунок 1
где ,;
В зависимости от соотношения реактивных проводимостей ивозможны три различных случая:
1. >, следовательно,>Этому режиму соответствует векторная диаграмма на рисунке 2а.
2. =, (=) - случай резонанса токов (рисунок 2б).
3. <, а значит<. Этот случай иллюстрирует векторная диаграмма на рисунке 2с.
Рисунок 2
Из условия резонанса токов =можно определить резонансную частоту. Для схемы (рисунок 1) имеем
.
При этом .
Рисунок 3
На рисунке 3 показаны резонансные кривые параллельного контура. При резонансной частоте токот источника имеет минимум и равен току на активном сопротивлении, а ток на реактивном участке цепи равен нулю.
При цепь носит индуктивный характер (напряжение опережает ток на ток на угол), при- активный, а при- емкостной характер (ток опережает напряжение на угол).
Полное сопротивление при резонансе принимает максимальное значение, а реактивное сопротивлениеобращается в ноль.
При определении резонансной частоты в общем случае следует исходить из условия вещественности полной проводимости цепи - . Например, для цепи (рисунок 4) имеем
Рисунок 4
Поскольку в режиме резонанса мнимая часть должна быть равна нулю, то
.
Порядок выполнения работы
• Собрать схему исследования (рисунок 5).
Рисунок 5
•Подать синусоидальное напряжение от генератора напряжений специальной формы: .
• Измерить с помощью виртуальных приборов активное сопротивление катушки индуктивности и рассчитать теоретическую резонансную частоту -.
• Изменяя частоту приложенного напряжения, настроить резонансный режим по показанию фазометра или по минимуму тока. Сравнить экспериментальную резонансную частоту с расчетной.
• Снять резонансные кривые и фазочастотную характеристикупри переменной частоте входного сигнала.
• Результаты измерений занести в таблицу 1 и построить графики резонансных кривых.
• Снять частотные характеристики . Результаты измерений занести в таблицу 1 и построить графики частотныxхарактеристик.
Таблица 1
Параметры |
Значения параметров | ||||||||
, Гц |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,2 |
1,4 |
1,6
|
1,8
|
2
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
,Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• Построить векторные диаграммы напряжения и токов для трех значений частоты: ,и.
• Сделать выводы по работе.
Контрольные вопросы и задачи
1 Дайте определение резонанса токов.
2 В какой цепи и при каких условиях наступает резонанс токов?
3 Чем отличается резонанс токов от резонанса напряжения?
4 Изменяя какие параметры цепи, можно получить резонанс токов?
5 С помощью каких приборов и по какому признаку можно судить о возникновении резонанса токов?
6 Почему при резонансе токов ток в цепи минимален?
7 Оказалось, что при резонансе токов в цепи I1 = 10A,I2 = 5A,XС = 40 Ом. Определить величину индуктивного сопротивленияXL, Ом.
8 В параллельном колебательном контуре резонанс токов. Параметры цепи: R= 20 Ом;XL=40 Ом. Найти сопротивление конденсатора.
Лабораторная работа № 6