Порядок выполнения работы. Исследование последовательной RLC

Лабораторная работа №5

Исследование последовательной RLC

Цепи переменного тока. Резонанс напряжений.

Цель работы: 1. Исследовать возможность появления резонанса напряжений

в однофазной цепи синусоидального тока при последова-

тельном соединении приемников.

2. Построить резонансные кривые в функции от f.

Подготовка к работе.

1. По списку рекомендованной литературы ([1], с. 88-100, 105-114; [2], c. 94-97; [4], c. 84-94) изучить теоретический материал и выписать формулы для нахождения:

- индуктивного сопротивления, XL ;

- емкостного сопротивления, Хс ;

- реактивного сопротивления Х цепи, состоящей из последовательно

соединенных индуктивности и емкости;

- модуля полного сопротивления, Z ;

- падений напряжений на активном, индуктивном и емкостном

элементах UR , UL , Uc ;

- тока в последователь R, L, C цепи I ;

- коэффициента мощности, cos ;

- сдвига по фазе между током, напряжением ;

- активной мощности, P ;

- реактивной мощности, Q.

2. В соответствии с полученным у преподавателя вариантом задания (табл. 5.1) и со схемой рис. 5.1 и используя формулы п.1, вычислить величины, входящие в таблицу 5.2.

 

 

Рис. 5.1

Таблица 5.1.

 

№ варианта, задания U, B R, Om L, МГн С, мкФ Примечание
1,6   0,01  
2,0   0,47  
2,4   0,1  
2,8   0,01  
3,0 0,24 0,47  
3,2   0,1  
3,4   0,47  
3,6   0,1  
3,2   0,01  
3,8   0,1  

 

Таблица 5.2

№№ пп XL, Оm Хс, Оm Х, Оm Z, Om I, mA UR, B UL B UC, B cos град P Вт Q Вар S Ва Прим
                           
                           
                           

Примечание: - резонансная частота;

 

3. Ознакомиться тщательно с графиками зависимости I , r , XL , Хс , UR , UL , Ucот частоты цепи f ,приведенными на рис. 2.15 [5].

Порядок выполнения работы.

В работе используются: генератор сигналов ГС; осциллограф; приборы: миллиампервольтметр МВА, АВ1, Изм М, сменная панель 17Л 03/5 и съемные элементы.

1. Установить сменную панель на коммутационное плато и съемные элементы R, L. C в соответствующие гнезда. С помощъю гибких проводников соединить клеммы выхода генератора сигналов с гнездами Х1 и Х2; гнездо «1» генератора соединяется с гнездом Х2. Милливольтамперметр МВА подсоединить к гнездам Х5 и Х6. Коротким соединительным проводом соединить гнезда Х8и Х10. Для измерения тока в цепи использовать прибор АВ1, а для измерения напряжений на элементах R, Lи С использовать прибор АВ2. Включить сеть, генератор сигналов ГС, осциллограф, питание электронных вольтметров.

2. Установить заданное значение напряжения ручкой «Регулятор выхода».

3. На генераторе установить частоту, близкую к резонансной, с помощъю регулятора частоты и переключателя «Множитель частоты».

4. Измерьте частоту, ток и активную мощность Р в цепи, а также напряжение на отдельных элементах цепи при семи значениях частоты (три значения частот, меньших f0 и три значения частот, больших f0 ; f = 2кГц) и данные занесите в таблицу 5.3.

Примечание: Измерение мощности производят ваттметром, обозначенным на стенде «Изм М». Необходимо предварительно включатель «Изм М» на нижней панели стенда поставить в положение «Изм М» и установить предел измерения мощности 1Вт.

У ваттметра на стенде генераторные зажимы обмоток тока «I» и напряжения «U» объединены в одну точку и выведены в гнездо, обозначенное PI. Вторые зажимы обмоток тока и напряжения обозначены соответсвенно Р2 и Р1. а обмотка напряжения PI - Р2 , а обмотка напряжения PI – Р1 .

Таблица 5.3.

№№ пп Частота, кГц V, B на выходе ГС I, mA UR , B UL, B UC, B P, Вт
             
             
             
f = fo=            
             
             
             

 

5. Сравните экспериментальные данные (таблицы 5.3) с вычисленными (таб. 5.2) и сделайте вывод.

6. По данным таблицы 5.3 постройте:

а) частотные характеристики исследуемой цепи (см. п.3) «Подготовка к работе»;

б) векторные диаграммы напряжений при f < fo ; f = fo , f > fo .

Контрольные вопросы

1. Что называется периодом и частотой переменного тока ?

2. Чему равно полное сопротивление цепи в момент резонанса ?

3. Какими способами можно добиться резонанса напряжений ?

4. Сохранится ли резонанс, если изменить входное напряжение цепи ?

5. Покажите треугольник сопротивлений при последовательном соединений R, L, и С ?

6. Дать физическое толкование активной, реактивной и полной мощности.

7. При каких условиях UL , Ucмогут превышать приложенное напряжение U.