Лабораторные работы по электротехнике

Графика
Курс лекций для студентов
художественно-графических факультетов
Геометрическое черчение
Начертательная геометрия
Конспект лекций
Практикум решения задач
начертательной геометрии
Машиностроительное черчение
Эскизирование деталей
Правила нанесения размеров
Практическое занятие
Решение метрических задач
Выполнение чертежей
Инженерная графика
База графических примеров
Теория механизмов и машин
Теоретическая механика
Основы технической механики
Сборник задач по математике
Примеры решения задач курсового расчета
Вычислить интеграл
Векторная алгебра и аналитическая геометрия
Тройные и двойные интегралы
Линейная алгебра
Ряд Фурье для четных и нечетных функций
Типовой расчет (задания из Кузнецова)
Вычисление площадей в декартовых координатах
Математический анализ
Информатика
Компьютерные сети
Выделенный канал
Средства анализа и управления сетями
Кабельная система
Базовые технологии локальных сетей
Сетевой уровень
Основы вычислительных систем
Сетевая технология
Мобильный Internet
Руководства по техническому обслуживанию ПК
Руководство по глобальной компьютерной сети
Сборник задач по физике
Физика решение задач
Ядерная физика
Законы теплового излучения
Решение задач по электротехнике
использование MATLAB
Язык программирования MATLAB
Расчет электрических цепей
Моделирование цепей переменного тока
Лекции ТКМ
Электротехнические материалы
Атомная энергетика
Ядерные реакторы
Основы ядерной физики
Использование атомной энергетики
для решения проблем дефицита пресной воды
Проектирование и строительство
атомных энергоблоков
Юбилей Атомной энергетики
Атомные станции с реакторами РБМК 1000
АЭС с реакторами ВВЭР
Реаторы третьего поколения ВВЭР-1500
АЭС с реакторами БН-600
Оборудование атомных станций
Отказы оборудования
Ядерное оружие
Ядерная физика

Ядерные реакторы технология

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА И ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

 Цель работы: экспериментальное исследование резонансного режима, построение частотной характеристики цепи синусоидального тока.

4.1. Основные сведения

 Под резонансом пассивного двухполюсника понимают такой режим, когда на его входе ток и напряжение совпадают по фазе. Эквивалентные определения резонансного режима: входное сопротивление двухполюсника является активным (Zвх = Rвх); входное реактивное сопротивление двухполюсника равно нулю; реактивная мощность двухполюсника равна нулю.

 Резонанс в цепи с последовательным соединением индуктивности и емкости называют резонансом напряжений (рис. 4.1, а).

  Резонанс при параллельном соединении - резонансом токов (рис. 4.1, б).

 

Рис. 4.1, а Рис. 4.1, б

 

Условие резонанса напряжений в схеме, показанной на рис.4.1, а, вытекает из определения и записывается следующим образом:

.  (4.1)

 Определяемая отсюда угловая частота называется резонансной:

  . (4.2)

 При резонансе напряжений входной ток достигает максимального значения:

.  (4.3)

 При этом напряжения на индуктивности и емкости могут достигать очень больших значений:

. (4.4)

 Показатель

  (4.5)

называют добротностью контура.

 Получить режим резонанса в последовательной цепи можно, либо изменяя параметры L и C, либо варьируя угловой частотой w.

 При изменении частоты источника синусоидальной ЭДС, к которому подключен двухполюсник, будут меняться его входные параметры: zвх (w), Rвх (w), Xвх (w), j вх (w), Iвх (w), P (w) и т.д. Эти зависимости называют частотными характеристиками двухполюсника.

 Так, для последовательной схемы:

;

;

;

;  (4.6)

, (4.7)

где  I = Uвх/R - ток при резонансе.

Полоса пропускания контура:

 Dw = ( w1 - w2 ),

где w1, w2 -угловые частоты, при которых ток в  раз меньше резонансного.

Dw = 1/Q. (4.8)

 Условие резонанса в параллельном контуре получим, если приравняем к нулю реактивную входную проводимость двухполюсника:

.

Условие резонанса: . (4.9)

 Резонансная частота:

 . (4.10)

 Частотная характеристика:

.  (4.11)

В параллельном контуре при незначительном входном токе токи параллельных ветвей могут достигать больших значений.

 Таким образом, частотные характеристики двухполюсника при известной несложной схеме соединения его элементов можно получить расчетным путем.

В случае сложной схемы или неизвестной конфигурации схемы прибегают к снятию частотных характеристик экспериментальным путем.

 Для этого на вход двухполюсника подают напряжение переменной частоты, неизменное по модулю, и замеряют ток и сдвиг фаз между током и напряжением.

4.2. Рабочее задание

1. Подключить цепь, содержащую R, L, C, к источнику синусоидальной ЭДС регулируемой частоты. Наблюдая на экране двухлучевого осциллографа сигналы тока и напряжения на входе схемы, добиться путем изменения частоты резонанса и зафиксировать резонансную частоту.

2. То же повторить для цепи с параллельно соединенными катушкой и конденсатором.

3. Снять и построить частотные характеристики для двух схем, содержащих реактивные элементы.

4.3. Описание лабораторной установки

 В работе используется генератор синусоидальных сигналов регулируемой частоты, двухлучевой электронный осциллограф, катушки индуктивности, конденсатор переменной емкости, амперметры, вольтметры.

4.4. Порядок проведения лабораторной работы

1. Для проведения первого опыта собрать схему, изображенную на рис. 4.2.

Рис. 4.2

  Значения параметров схемы выбрать по указанию преподавателя.

Изменяя частоту генератора сигналов, наблюдать за осциллограммами тока и напряжения. При совпадении их по фазе в схеме имеет место резонанс. Записать значение резонансной частоты. Опыт провести при трех значениях емкости C. Исходя из параметров схемы, рассчитать  wo, Io , ULО, Uco .

Результаты первого опыта занести в табл. 4.1.

 Таблица 4.1

Параметры схемы

Опыт

Расчет

Uвх, В

Rк, Ом

Lк, Гн

Rн, Ом

C, Ф

wo, 1/с

I0, А

UL0, В

UC0, В

wo, 1/с

Io, А

UL0, В

UC0, В

Сравнить опытные и расчетные данные. Объяснить расхождения.

 Примечание. Если показания приборов V1, V2, А становятся чрезмерно большими, уменьшить величину напряжения генератора сигналов.

2. Для проведения второго опыта собрать схему, изображенную на рис. 4.3.

Рис. 4.3

 

Опыт провести аналогично п.1. Результаты занести в табл. 4.2.

  Таблица 4.2

 Параметры схемы

Опыт

Расчет

Uвх, В

Rк, Ом

Lк, Гн

Rн, Ом

C, Ф

wo, 1/с

I0, А

UL0, В

UC0, В

wo, 1/с

Io, А

UL0, В

UC0, В

 

Примечание. Если показания приборов А1, А2 становятся чрезмерно большими, уменьшить величину напряжения генератора сигналов.

а) снять и построить частотную характеристику схемы рис. 4.4.

Рис. 4.4

 В схеме используются две индуктивные катушки, параметры которых и величину емкости С следует выбирать по указанию преподавателя. Изменяя частоту входного напряжения, замерять ток. Результаты занести в табл. 4.3. Опыт повторить при двух значениях емкости С;

 Таблица 4.3

C =

w ,1/с

Iвх, А

С =

w ,1/с

Iвх, А

б) снять и построить частотную характеристику Iвх (w) для схемы рис. 4.5.

Рис. 4.5

 В схеме используются два конденсатора и индуктивная катушка. Опыт провести аналогично п.3, а для двух значений емкости С. 

Результаты занести в табл. 4.4.

 Таблица 4.4

C =

w,1/с

Iвх, А

С =

w,1/с

Iвх, А

 Построить графики зависимостей  Iвх (w) для всех опытов п.3.

4.5. Содержание отчета

1. Наименование и тип генератора сигналов, осциллографа, измерительных приборов, класс точности.

2. Схема опытов, таблицы, расчетные формулы, расчеты.

3. Графики.

4. Выводы.

4.6. Контрольные вопросы

1. Дайте определение резонанса.

2. Выведите условие резонанса в последовательной и параллельной схемах.

3. Как определить добротность контура?

4. Что называется частотными характеристиками двухполюсника?

5. Что такое полоса пропускания контура?

6. Объясните расхождение расчетных и опытных данных в лабораторной работе.

7. Объясните характер зависимостей Iвх (w), полученных в третьем опыте.

На главную