6-lab_Elektrotekhnika

Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым министрлігі

Қарағанды мемлекеттік техникалық университеті

«Энергетика» кафедрасы

Зертханалық жұмыс №6

Тақырыбы: «R, L, C элементтерін тізбектеп қосу»

Орындаған:

Топ: Маш 13-2

Қабылдаған: Байдильдина Ж.Б

Қарағанды 2014

Зертханалық жұмыс № 6

R, L, C элементтерін тізбектеп қосу

Жұмыстың мақсаты: R, L, C элементтері тізбектеп қосылған тізбекке талдау жасау, кернеу резонансын зерттеу, векторлық диаграмманы құруды үйрену.

Жалпы мәліметтер

Синусоидалы тоқ тізбегін талдаудың негізгі тапсырмасы болып берілген кернеу мен тізбек элементтерінің параметрлері арқылы тоқты есептеу табылады. R, L және C элементтері тізбектеп жалғанған тізбек кернеумен (сур. 6.1) қоректендірілген. Тұйықталған тізбекте синусоидалы тоқ өтеді i.

Сурет 6.1 R, L, C элементтерінің тізбектей қосылуы

Кирхгофтың екінші заңы бойынша электр тізбегіне теңдеу жазамыз:

U=U_r+U_L+U_C ,

мұндағы

Сонда . (6.1)

(6.1) теңдеуі сызықты болып табылады және U=0 болғанда оның жалпы интегралы берілген теңдеудің суммасына тең болады.

Сонда шешудің түрі былай өзгереді:

Тапсырма бойынша I_m және φ табу керек (мұндағы φ=φ_u-φ_i). Есеп векторлық диаграмма көмегімен оңай шешіледі (сур. 6.2), онда синусоидалы функцияларды комплекстік сандар арқылы көрсетеді.

Сурет 6.2 Векторлық диаграмма

Векторлық диаграмма келесі жолмен құрылады:

Тоқтың I векторының бағытын өз бетінше қоямыз. Содан кейін тоқтың векторының бағытын, фазалық ығысуын ескере отырып, әр элементте схемаға қатысты кернеу векторларын жатқызамыз.

векторы бағыт бойынша тоқ векторымен сәйкес. векторы тоқ векторын фаза бойынша π/2 озады, ал вектор тоқ векторынан π/2 қалып қояды.

Векторлар суммасы теңдеуге сай болуы керек U=U_R+U_L+U_C.

ОАВ тікбұрышты үшбұрышынан Кирхгофтың екінші заңы бойынша тізбек теңдеуі (сур 6.1) келесідей болады:

, (6.2)

мұндағы , , .

Ауыстырулардан кейін теңдеу (6.2) мына түрде болады:

.

Осыдан . (6.3)

мұндағы - тізбектің реактивті кедергісі,

z – тізбектің жалпы кедергісі;

- тізбектің толық комплекстік кедергісінің алгебралық түрі;

тізбектің толық комплекстік кедергісінің көрсеткіштік түрі,

мұндағы , ал .

Реактивті кедергінің шамасына байланысты үш режим айырады:

1. Егер , онда - тізбек активті-индуктивті.

2. Егер , онда - тізбек активті-сыйымдылықты.

3. Егер , онда - тізбек активті.

Кернеу резонансы

Егер , онда тізбектегі тоқ , яғни, тізбекте тек активті жүктеме R ғана бар сияқты тізбектің кедергісі өте төмен. Сонымен қатар индуктивтілік пен сыйымдылықтағы кернеулер және фаза бойынша π ығысқан (сур. 6.3).

Сурет 6.3 Векторлық диаграмма

Тізбекке салынған кернеу активті кедергідегі кернеуге тең және тоқ салынған кернеумен фаза бойынша сәйкес келеді. Сонымен қатар индуктивтілік пен сыйымдылықтағы кернеулер және кіру кернеуінен асады, сондықтан бұл құбылыс кернеу резонансы деп аталды.

қатынасы контурдың төзімділігін білдіреді. Контурдың төзімділігі индуктивті элементтегі кернеудің екі полюсті схемаға кіру кернеуінен неше есе асатынын көрсетеді. Радиотехникада Q - 300 және одан да жоғары бола алады.

Сурет 6.4 Кернеу резонансының графигі

шартынан кернеу резонансына жиілік немесе индуктивтілік пен сыйымдылықты өзгерте отырып жетуге болатыны байқалады. Резонанс байқалатын бұрыштық жиілік резонансты бұрыштық жиілік деп аталады: . Зертханада кернеу резонансына ω=const, L=const болғанда, С өзгерте отырып жетеді (сур. 6.4). EWB программасы кез-келген аталған параметрлерді өзгерткенде резонанс құбылысын байқауға мүмкіндік береді.

Кернеу резонансы кезінде келесі моменттерді атап өту керек:

1. Кернеу резонансы тек кіру кедергісі активті болған жағдайда байқалады, яғни: , болғанда. Резонанс кезінде тоқ пен кіру кернеуі фаза бойынша дәл келеді.

2. Резонанс L, C және ω тәуелді , немесе .

3. Кернеу мен кернеудің түсуі тең болады , ().

Жұмыстың мазмұны

1. Келесі параметрлерді өзгерте отырып, кернеу резонансына жету:

а) кіру кернеуінің бұрыштық жиілігін;

б) конденсатор сыйымдылығын;

в) катушка индуктивтілігін.

2. Өзгертілген параметрлерден тоқ пен кернеудің резонанстық қисықтарының тәуелділігін көрсету.

3. Нәтижелер бойынша үш режим үшін векторлық диаграмма құру:

а) резонансқа дейін;

б) резонанс кезінде;

в) резонанстан кейін.

4. Жасалған тәжірибе негізінде қорытынды жасау.

Жұысты орындауға нұсқау

6.5 суретте көрсетілген R, L, C элементтерінің схемасын зерттеу үшін жинақтау.

Сурет 6.5 Резистор, индуктивтілік катушка және конденсатор қосылысының схемасы

Резонанс жоқ:Резонанс:

Кесте 1- Конденсатор сыйымдылығын өзгерткендегі өлшеу нәтижесі

С, мкФ	30	20	Срез, мкФ	10	60
U, В	-362.94	-187.8	U, В	36.32	79.08
I, А	1.959	243.4	I, А	36.83	276.3
UL, В	-544.0	-478.5	UL, В	-40.21	-367.5
UC, В	179.1	47.30	UC, В	39.70	12.12
Ur, В	1.959	243.4	Ur, В	36.83	276.3
Р, mВт	0.71	45.71	Р, Вт	1.33	21.8

U₁=U_r+U_L+U_C=179.1+1.959-544.0=-362.94 ,

U₂=U_r+U_L+U_C=36.83+39.70-40.21=36.32

U₃=U_r+U_L+U_C=243.4+47.30-478.5=-187.8

U₄=U_r+U_L+U_C=276.3+12.12-367.5=79.08

P=UI

Резонанс жоқ:Резонанс :

Кесте 2- Кіру кернеуінің бұрыштық жиілігін өзгерткендегі өлшеу нәтижесі

, Гц	70	80	резГц	50	60
U, В	532.73	570.92	U, В	28.16	338.11
I, А	-20.85	19.27	I, А	330.3	216.3
UL, В	615.6	583.8	UL, В	-447.3	188.1
UC, В	-62.02	-32.15	UC, В	88.84	-21.29
Ur В	-20.85	19.27	Ur В	330.3	216.3
Р, Вт	11.1	11.001	Р, Вт	9.30	73.13

U₁=U_r+U_L+U_C=-20.85+615.6-62.02=-20.85-62.02+615.6=532.73

U₂=U_r+U_L+U_C=19.27+583.8-32.15=19.27-32.15+583.8=570.92

U₃=U_r+U_L+U_C=330.3-447.3+88.84=28.16

U₄=U_r+U_L+U_C=216.3+188.1-21.29=338.11

Резонанс жок:Резонанс:

Кесте 3- Катушка индуктивтілігін өзгерткендегі өлшеу нәтижесі

L, Гн	9	17	Lрез, Гн	5	13
U, В	-192.25	-449.77	U, В	-27.05	70.905
I, А	166.2	32.15	I, А	331.4	99.56
UL, В	-403.5	-494.6	UL, В	-446.9	-29.95
UC, В	45.05	17.68	UC, В	88.45	1.295
Ur, В	166.2	32.15	Ur, В	331.4	99.56
Р, mВт	31.95	14.46	Р, Вт	8.96	7.05

U₁=U_r+U_L+U_C=166.2-403.5+45.05=-192.25

U₂=U_r+U_L+U_C=32.15+17.68-499.6=-449.77

U₃=U_r+U_L+U_C=331.4+88.45-446.9=-27.05

U₄=U_r+U_L+U_C=99.56+1.295-29.95=70.905

Бақылау сұрақтары

1. R, L, C-элементтері тізбектеп жалғанған тізбектің толық және толық кедергісінің комплексін қалай анықтауға болады. Олардың айырмашылығы қандай?

2. Комплекстік сандарды қолданбай R, L, C элементтері тізбектеп жалғанған тізбекте тоқты қалай анықтауға болады? Бастапқы берілгендер ретінде не белгілі болу қажет?

3. Қандай режимды резонансты деп атайды? Қандай шарттарда резонанс болады? R, L, C-элементтері тізбектей жалғанғанда резонансты режимды неге тоқ резонансы емес кернеу резонансы деп атайды?

4. Резистор мен конденсатор тізбектей жалғанса резонанс режимы байқалады ма?

5. Кернеу резонансына жеткенін құралдар арқылы қалай байқауға болады?

6. Неліктен реалды индуктивті катушканың кернеуі конденсатор кернеуінен асады?

7. Векторлық диаграммаларды қандай мақсатпен пайдаланады?

8. Тізбектің қуат коэффициенті нені білдіреді?

Бақылау сұрақтарына жауап: