Лабораторная работа №5
.docФедеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Пермский Государственный Технический Университет
Чайковский филиал
ОТЧЕТ
По лабораторной работе №5
«Исследование резонансных явлений в последовательной цепи RLC »
по дисциплине ТОЭ
Выполнил: студент гр. БА-04
Маргинов А. А.
Проверил: Ст.преподаватель кафедры ИД Шергина М.А.
г. Чайковский 2005 г.
Цель работы: исследовать реакцию колебательного контура из последовательно соединенных элементов RLC на изменение частоты приложенного напряжения, неизменного по величине. Получить навыки экспериментального исследования резонансных и частотных характеристик.
Описание лабораторной установки:
-
лабораторный макет;
-
звуковой генератор;
-
приборы для измерения напряжения, токов и сопротивлений.
UВХ =10 (В); R=98 (Ом); RК=16(Ом).
Схема:
Таблица:
|
f кГц |
измерить |
вычислить |
|||||||
|
UR В |
UK В |
UC В |
I мА |
UL В |
XL Ом |
XC Ом |
Z Ом |
φ град. |
|
|
0,5 |
0,98 |
3,76 |
11,0 |
8,80 |
3,75 |
426,00 |
1250,00 |
831,80 |
-82,10 |
|
0,6 |
1,16 |
5,43 |
11,20 |
10,70 |
5,42 |
506,50 |
1046,70 |
552,10 |
-78,10 |
|
0,7 |
1,40 |
7,23 |
11,06 |
12,20 |
7,22 |
591,80 |
906,50 |
334,70 |
-70,10 |
|
0,8 |
1,50 |
8,95 |
10,50 |
13,20 |
8,95 |
678,00 |
795,50 |
163,70 |
-45,90 |
|
0,9 |
1,43 |
10,20 |
9,50 |
13,40 |
10,20 |
761,20 |
708,90 |
125,40 |
24,60 |
|
1,0 |
1,40 |
11,00 |
8,20 |
13,00 |
11,00 |
846,20 |
630,70 |
243,80 |
62,10 |
|
1,1 |
1,30 |
11,40 |
7,10 |
12,30 |
11,40 |
926,80 |
577,20 |
367,70 |
71,90 |
|
1,2 |
1,20 |
11,50 |
6,10 |
11,40 |
11,50 |
1008,70 |
535,10 |
487,10 |
76,50 |
|
1,3 |
1,10 |
11,60 |
5,20 |
10,50 |
11,60 |
1104,80 |
495,20 |
620,20 |
79,40 |
|
1,4 |
1,06 |
11,50 |
4,50 |
9,80 |
11,50 |
1173,50 |
459,20 |
723,30 |
80,90 |
|
1,5 |
0,96 |
11,40 |
3,87 |
9,00 |
11,40 |
1266,70 |
430,00 |
844,40 |
82,20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,87 |
1,48 |
9,87 |
9,89 |
13,47 |
9,86 |
732,00 |
734,20 |
113,90 |
-1,10 |
1. Обработка результатов:
1.1.
UL=
;
Для частот:
0,5 кГц
UL=
=
(В);
0,6 кГц
UL=
=
(В);
0,7 кГц
UL=
=
(В);
0,8 кГц
UL=
=
(В);
0,9 кГц
UL=
=
(В);
1,0 кГц
UL=
=
(В);
1,1 кГц
UL=
=
(В);
1,2 кГц
UL=
=
(В);
1,3 кГц
UL=
=
(В);
1,4 кГц
UL=
=
(В);
1,5 кГц
UL=
=
(В);
0,87 кГц
UL=
=
(В).
1.2.
;
Для частот:
0,5 кГц 1,1 кГц
(Ом);
(Ом);
0,6 кГц 1,2 кГц
(Ом);
(Ом);
0,7 кГц 1,3 кГц
(Ом);
(Ом);
0,8 кГц 1,4 кГц
(Ом);
(Ом);
0,9 кГц 1,5 кГц
(Ом);
(Ом);
1,0 кГц 0,87 кГц
(Ом);
(Ом).
1.3.
;
Для частот:
0,5 кГц 1,1 кГц
(Ом);
(Ом);
0,6 кГц 1,2 кГц
(Ом);
(Ом);
0,7 кГц 1,3 кГц
(Ом);
(Ом);
0,8 кГц 1,4 кГц
(Ом);
(Ом);
0,9 кГц 1,5 кГц
(Ом);
(Ом);
1,0 кГц 0,87 кГц
(Ом);
(Ом).
1.4.
Для частот:
0,5 кГц
(Ом);
0,6 кГц
(Ом);
0,7 кГц
(Ом);
0,8 кГц
(Ом);
0,9 кГц
(Ом);
1,0 кГц
(Ом);
1,1 кГц
(Ом);
1,2 кГц
(Ом);
1,3 кГц
(Ом);
1,4 кГц
(Ом);
1,5 кГц
(Ом);
0,87 кГц
(Ом).
1.5.
φ=
Для частот:
0,5 кГц
φ=
0,6 кГц
φ=
0,7 кГц
φ=
0,8 кГц
φ=
0,9 кГц
φ=
1,0 кГц
φ=
1,1 кГц
φ=
1,2 кГц
φ=
1,3 кГц
φ=
1,4 кГц
φ=
1,5 кГц
φ=
0,87 кГц
φ=
2. Построим резонансные кривые UL(f); UC(f); I(f) и проанализируем их;
3. Построим частотные характеристики XL(f); XC(f); Z(f); R+RK(f);
4. Построим кривую зависимости φ(f);
5. Определим добротность контура:
Контрольные вопросы:
1. При каких условиях напряжение на реактивных элементах L и C, при последовательном их присоединении может повысить входное напряжение схемы?
Ответ: При резонансе напряжений индуктивное сопротивление одной части компенсируется емкостным сопротивлением другой ее части, последовательно соединенной с первой. В результате реактивное сопротивление и реактивная мощность на выводах цепи равны нулю. В условиях, близких к резонансу, напряжения на индуктивности и емкости могут быть весьма велики, что необходимо учитывать во избежание повреждения изоляции. Напряжения на реактивных элементах при резонансе определяются из выражения:
При Q > 1 эти напряжения превышают напряжение U = E, приложенное к резонансному контуру. Однако значения, получаемые на основании выражения, не являются максимальными: максимум напряжения UL располагается выше (правее), а максимум UC — ниже (левее) резонансной частоты. Напряжение на индуктивности UL =ωLI, равное нулю при ω= 0, с увеличением ω может возрастать только до тех пор, пока ток не начнет снижаться быстрее, чем возрастает ω. После этого UL спадает, стремясь в пределе к Е. Напряжение на емкости UC = I/ ω С, равное при ω = 0 приложенному напряжению U = E, увеличивается, пока ток растет быстрее, чем ω, затем UC спадает, стремясь в пределе к нулю. Кривые UL и UC пересекаются при резонансе, причем ордината точки пересечения равна QЕ.
-
Построить векторную диаграмму токов и напряжений, для случая, когда в цепи наблюдается резонанс напряжений?
Ответ: На рисунке векторная диаграмма тока и напряжений при резонансе.