2_laba_po_elektro_2 (5)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Электротехника и электрооборудование предприятий»

Лабораторная работа № 2W

“ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ КОНТУРОВ ”

Вариант 2

Выполнил ст. группы БОС -09-01 Буранбаева Л.М.

Проверил : доцент Сердюк А.А

Уфа 2011

Лабораторная работа № 2W

“ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ КОНТУРОВ ”

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение частотных свойств последовательного колебательного контура.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Теоретические сведения о резонансных цепях

3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА

Для выполнения лабораторной работы используется ПЭВМ с загруженной моделирующей программой Electronics Workbench 5.0. Блок, используемых в работе виртуальных схем, находится в файле Lab2W.ewb.

Схема блока показана на рис. 1. На схеме последовательный (рис. 1,а) и параллельный (рис 1,б) колебательные контуры имеют дроссели, которые представлены схемой замещения, состоящей из резистора R и индуктивности L. Поэтому вольтметры VR и VL в реальности не могут быть установлены. Оба контура подсоединены параллельно к генератору G, с регулируемой амплитудой и частотой выходного напряжения. Установки регулируемых параметров выведены на развертке генератора. Для выполнения лабораторной работы значение амплитуды выходного напряжение принимать равным 141,4 В, что отвечает действующему значению 100 В. Сопротивления, емкости и индуктивности на обоих схемах устанавливаются одинаковыми, согласно варианту. Вольтметры на схеме должны иметь наибольшее внутреннее сопротивление, а амперметры – наименьшее.

После вызова моделирующей программы и появления на дисплее меню нажать сочетание клавиш Ctrl+Y и установить в строке Relative error tolerance (RELTOL) 0.000001.

4. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБРАБОТКА ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

   1. Рассчитать параметры схем и резонансные частоты.

При выполнении принять:

C= 0,1 + 0,1N (мкФ)=0,3; L =0,1 +0,05 N=0,2 (Гн); (Ом),

где N=2– номер варианта. Для последовательного колебательного контура резонансная угловая частота равна . Соответственно резонансная частота равны ,

Рис. 1. Схема лабораторного макета с последовательным (а) и параллельным (б) колебательными контурами

4.2. Произвести эксперименты по исследованию частотных свойств последовательного колебательного контура.

При выполнении эксперименты произвести со схемой на рис. 1,а согласно таблице 2.

Таблица 2

Таблица экспериментов по п. 4.2.

f	I (A), mA	UC (VC), В	UR (VR), В	UL (VL), В	UK (VK), В
f0 / 16	9,053	1,272	8,78	64,4	65
f0 / 8	4,526	635,7	4,39	32,2	32,5
f0 / 4	2,263	318	2,196	16,1	16,25
f0 / 2	1,131	159	1,097	8,054	8,125
f0	14,48	2,035	14,05	103	104
2 f0	28,96	4,07	28,09	20,61	208
4f0	57,92	8,141	56,02	412,3	416,1
8f0	115,9	16,3	112,4	824,7	832,1
16 f0	231,8	32,55	225,8	1,65	1,664

Выполнение следует начинать с установки частоты f₀ и проверки, что ток на этой частоте максимальный. Для поверки следует вначале уменьшить, затем увеличить частоту на 2 – 3 герца. В таблице следует заносить числовое выражение частот.

2. По данным таблицы 2 по точкам построить графики зависимости от частоты напряжений U_C , U_R , U_L , U_K . Для оси частот использовать логарифмический масштаб с основанием 2 и с указанием значения f₀ ,

3. По данным таблицы 2 для частот в выбранных масштабах для тока и напряжения построить векторные диаграммы.

Вывод: резонансом называется режим участка электрической цепи, содержащей индуктивные и емкостные элементы, при котором угол сдвига фаз между напряжением и током равен нулю (φ=0). Различают резонанс напряжения и резонанс тока.

Резонанс напряжений возможен в неразветвленном участке цепи, схема замещения которого содержит индуктивный L, емкостный С и резистивный R элементы, т.е. в последовательном колебательном контуре. Резонанс в цепи можно достигнуть следующими способами: изменение индуктивности катушки, изменение электрической емкости контура, изменение частоты питающей сети.

Угловая частота, при которой наблюдается резонанс напряжений, определяется равенством ω(рез)=1/√LC и называется резонансной.

Характерные особенности резонанса напряжений: полное сопротивление z цепи при резонансе равно активному сопротивлению R; результирующий ток в цепи I(рез) имеет максимальное значение; напряжение на участке с активным сопротивлением R равно напряжению питания U и совпадает с ним по фазе; активная мощность при резонансе имеет максимальное значение.

Режим участка цепи с параллельными ветвями, при котором сдвиг фаз между напряжением на его выводах и общим током равен нулю, называется резонансом токов. При резонансе действующие значения токов в индуктивном и емкостном элементах одинаковые, а сдвиг фаз между токами равен π.

В емкостном элементе ток возрастает пропорционально угловой частоте, в индуктивном элементе ток обратно пропорционален угловой частоте, в резистивном элементе ток от угловой частоты не зависит. Точка пересечения кривых Ic и I(L) соответствует резонансу токов.

При резонансе общий ток совпадает по фазе с напряжением.