Лабораторная работа № 3
Резонанс напряжений в последовательной RLC цепи
Цель работы: экспериментальное исследование частотных свойств последовательной RLC цепи.
Оборудование, используемое в работе:
∙персональный компьютер с программой «Electronics Workbench»;
∙RLC устройство;
∙генератор напряжения синусоидальной формы;
∙вольтметр;
∙фазометр.
Исследуемая схема и исходные данные
E(t) = Emsinwt
E = 5....15 В
R = 390 Ом
Рис.1.
Исходные данные (рис.1) по вариантам заданий приведены в табл.1.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
|
|
|
|
Таблица 1 |
Номер |
|
L, мГ |
RL, Ом |
C, мкФ |
варианта |
|
|
|
|
1 |
11 |
12 |
0,013 |
|
2 |
53 |
31 |
0,013 |
|
3 |
39 |
32 |
0,013 |
|
4 |
23 |
18 |
0,0075 |
|
5 |
48 |
30 |
0,015 |
|
6 |
43 |
33 |
0,013 |
|
7 |
62 |
35 |
0,013 |
|
|
|
|
|
Окончание |
|
|
|
|
|
Номер |
|
L, мГ |
RL, Ом |
C, мкФ |
варианта |
|
|
|
|
8 |
|
50 |
32 |
0,012 |
9 |
|
45 |
29 |
0,013 |
10 |
|
53 |
70 |
0,013 |
11 |
|
7 |
10 |
0,013 |
Сведения к расчетному заданию
1. Рассчитать и построить амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) I(F), UR(F), UC(F), UL(F) и фазочастотную характеристику (ФЧХ):
∙рассчитать резонансную частоту (FO); частоту (FL), на которой напряжение UL достигает максимума; частоту (FC), на которой напряжение UC достигает максимума;
∙привести расчетные формулы для вычисления
действующих значений тока (I), напряжений (UR, UL, UC) и угла сдвига фаз между током и напряжением, приложенным к цепи;
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
∙задав не менее девяти значений частоты (включая
FO, FL, FC) в диапазоне от 1 до 30 кГц, рассчитать значения сопротивлений (XL, XC, X, Z), тока (I), напряжений (UR, UL, UC) и сдвига фаз между током и напряжением генератора. Результаты расчетов занести в форму табл.2. По результатам расчетов построить АЧХ и ФЧХ.
|
|
|
|
|
|
|
Форма табл.2 |
|
||
Параметр |
|
Значение параметра на частоте F, кГц |
|
|||||||
F, кГц |
1 |
FC = |
|
|
FO = |
|
|
FL = |
30 |
|
XL, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X C, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I, A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UR, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UL, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UC, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Угол, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
град. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.Рассчитать волновое сопротивление и добротность резонансного контура.
3.Построить векторную диаграмму тока и напряжений при резонансе.
4.Проверить результаты расчетов на персональном компьютере с помощью системы схемотехнического моделирования «Electronics Workbench». Проверку выполнить по схеме рис.2:
∙ввести в виртуальную схему значения элементов варианта задания;
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
∙установить «активный режим» и произвести
измерения |
АЧХ |
и ФЧХ. |
|
Рис.2.
Сравнить результаты измерений на компьютере с графическими построениями расчетного задания.
5. Произвести моделирование (изменение) величин R, L, C и
исследовать характер изменения добротности и значений резонансных частот.
Лабораторное задание и методика выполнения работы на лабораторном стенде
Проверить соответствие состава рабочего места компьютерной схеме и варианту задания. Снять экспериментально АЧХ и ФЧХ. Результаты измерений по
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
ходу выполнения задания наносить на расчетные графические построения АЧХ и ФЧХ (форма табл.2). Сравнить результаты расчетов и измерений.
Контрольные вопросы
1.Что такое резонанс напряжений? В какой цепи он наблюдается?
2.Какой вид имеет векторная диаграмма токов и напряжений при резонансе?
3.Что такое основная резонансная частота и частные резонансные частоты и на каких элементах они имеют место?
4.Что такое волновое сопротивление и добротность резонансного контура? Какими соотношениями они выражаются?
5.Как изменится вид АЧХ тока при изменении активного сопротивления?
6.Что нужно сделать, чтобы изменить полосу пропускания контура?
7.По каким показаниям вольтметра и фазометра определяется состояние резонанса? Какое из этих измерений является более точным и почему?
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com