Методические указания к лабораторным работам

Измерение

Расчет

Цепь

Ток, А

Напряж, В

L Г

С мкф

XL ом

Xc ом

Zэ Ом

φ град

I

Uab

Ubo

Udb

Uab

Uda

R, L

R, C

R, L, C

По результатам измерений необходимо определить индуктивность катушки и емкость конденсатора, их сопротивления, эквивалентные сопротивления цепи, а также построить топографические векторные диаграммы и треугольники сопротивлений для всех случаев.

4.2. Исследование цепи при смешанном соединении элементов.

Экспериментальное исследование проводится по схеме, рис.10.

Поочередно подключаются ветви с L или С параллельно R₃.

Н апряжения на всех участках и углы сдвига по фазе между токами и напряжением на зажимах цепи (базовый сигнал) измеряется аналогично измерениям по пункту 4.1.

Результаты измерений и расчетов вносятся в таблицу по форме 5.

U_d0 =… В, R1=… , R2=… , R3=… , R4=… ом , f = …Гц. Форма 5.

Измерения

Расчет

Цепь

Ток, А

Напряж, В

L Г

С мкф

XL ом

Xc ом

Zэ Ом

φэ град

I

Uco

Uac

Ubc

Udc

Uda

Udb

R1,R3, L

R2,R3, C

R1,R2,R3, L, C

При оформлении отчета необходимо:

• 
  по результатам измерений определить эквивалентные входные сопротивления цепи;
  
• 
  по известным параметрам рассчитать токи и напряжения в цепи, построить векторную диаграмму токов и топографическую диаграмму напряжений;
  
• 
  сравнить измеренные значения токов, напряжений и углов сдвига по фазе с их значениями из диаграмм.
  

5. 
   Содержание отчета.
   

5.1. Цель работы.

5.2. Основные расчетные формулы.
5.3. Таблица применяемых приборов и элементов цепи.
5.4. Таблицы, векторные диаграммы в порядке выполнения экспериментов.
5.5. Выводы с анализом результатов по пунктам 4.1. и 4.2.

Литература:

[1] Гл. 4, §§ (4-4), (4-5), стр. 171-177;

§ (4-8), (4-9), (4-10), стр. 184-190.

[2] Гл. 3, § (3-2), стр. 56-60; § (3-4), стр. 61-62;

§ (3-5), стр. 62-64.
Гл. 5, §§ (5-1), (5-2), стр. 76-86; § (6-3), стр. 102-108.
Лабораторная работа № 4


Резонансные явления в линейных электрических цепях

синусоидального тока

1. 
   Цель работы – экспериментальное исследование частотных характеристик последовательного и параллельного резонансных контуров.
   
2. 
   Основные теоретические положения.
   

2.1 Условием резонанса при последовательном соединении элементов R, L, и С (Рис.11). Является равенство нулю реактивного сопротивления электрической цепи

X =X_L-Xc = ₀L - = 0 или
₀L = , где ₀ = 2f₀ – резонансная
частота.
При постоянных параметрах L и C равенство может быть получено путем изменения частоты . Значение частоты, при котором в цепи наступает резонанс, определяется из соотношения:  = . К частотным характеристикам последовательного резонансного контура относятся зависимости X_L(), X_C(), R(), Z(), I(), U_L(), U_C(), () при постоянной величине действующего значения напряжения U источника I.
Важной характеристикой резонансного контура является добротность Q =
где R – активное сопротивление цепи,  = - волновое сопротивление (L – в Генри, С – в Фарадах), Q – добротность.
Таким образом, изменяя величину сопротивления R, можно получить частотные характеристики при различных значениях добротности Q контура.

2.2 Условием резонанса при параллельном соединении элементов L и С является равенство нулю реактивной проводимости: для реальных катушки индуктивности и конденсатора (Рис.12.)

условие резонанса определяется соотношением:
b=b_L-b_C =

Добротность параллельного резонансного контура: Q = , где = - волновая проводимость, g – активная проводимость цепи.

При параллельном соединении L и C рассматривают частные характеристики проводимостей и токов, при условии, что действующее значение напряжения источника при изменении частоты  поддерживается неизменным.

3. 
   Описание лабораторной установки.
   

Экспериментальное исследование частотных характеристик последовательного и параллельного резонансных контуров проводится на универсальном лабораторном стенде, на лицевой панели которого установлены все элементы исследуемой цепи, источник питания и измерительные приборы.

Перечень элементов, измерительных приборов, а также источник напряжения переменной частоты для выполнения экспериментального исследования рекомендуются преподавателем.

4. 
   Порядок выполнения работы.
   

4.1. Для заданных индуктивности L и емкости С рассчитать ожидаемую величину резонансной частоты ₀.

4

К

10
.2. В электрической цепи, схема которой приведена на рис.13., поддерживая неизменным U_ВХ и изменяя частоту, произвести измерения напряжений на всех элементах, тока в цепи (по падению напряжения на резисторе R10). Опыт проводится для различных значений сопротивления R10<, чтобы иметь Q>1.
ВНИМАНИЕ: Падение напряжения на элементах цепи измерять вольтметром, у которого обе клеммы изолированы от корпуса.

Контроль за синусоидальной формой входного напряжения производится с помощью осциллографа. При искаженной кривой следует уменьшить усилие входного напряжения генератора преобразователя.

Результаты измерений и расчетов занести в таблицу по форме 6.

Форма 6.

Измерено						Вычислено
R1	R2	UВХ	f		UR	UL	UC	I	Z	X	φ
Ом	Ом	В	Гц		В	В	В	А	Ом	Ом

4.3. Для схемы, приведенной на рис.14 поддерживая неизменным U_ВХ и изменяя частоту, произвести измерения тока I.

Опыт производится для значений:
1 случай R₁ = R₂ = 0
2 случай R₁=R₂=

Данные измерений заносятся в таблицу по форме 7.
Форма 7 .

Измерено						Вычислено
R1	R2	UВХ	f		UR	I	Z	X
Ом	Ом	В	Гц		В	А	Ом	Ом

5. 
   Содержание отчета.
   

5.1. Цель работы.

5.2. Таблицы данных электроизмерительных приборов.
5.3. Схемы исследуемых электрических цепей.
5.4. Таблицы наблюдаемых и вычисляемых величин.
5.5. Основные расчетные формулы.
5.6. Опытные и расчетные кривые частотных характеристик I(); U_L(); U_C(); Z(); X(); () для одного из значений сопротивления R₁.
5.7. Расчетная зависимость По кривой определить добротность Q для всех значений сопротивления R₁.
5.8. Опытные и расчетные кривые расчетных характеристик I(); Z();
X(); ();
5.9. Выводы по пунктам 4.2. и 4.3.
6. Литература:
[1] Гл.6, §§ 6-1; 6-2; 6-3; 6-4; 6-5; 6-7, стр.261-272, 276-279.