Пояснение к лабораторному стенду

Кафедра «Теоретической и неспециализированной электротехники»

Лабораторная работа № 2

Изучение электрических цепей синусоидального тока.

Резонанс напряжений

Омск 2012

Лабораторная работа № 2

Изучение электрических цепей синусоидального тока.

Резонанс напряжений

Цель работы

Изучение явления резонанса напряжений при последовательном соединении конденсатора и катушки индуктивности. Изучение соотношений между напряжением и током в электрической цепи синусоидального тока, содержащей конденсатор и катушку индуктивности.

Пояснение к лабораторному стенду

Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде. Посредством перемычек планирует электрическая цепь (рис. 1). Резонанс напряжений достигается за счет введения в катушку индуктивности плавного изменения и ферромагнитного сердечника его положения.

Рис.1

Резонансом в электрических цепях именуется явление, при котором входное реактивное сопротивление всей цепи равняется нулю. Наряду с этим напряжение и ток на входе цепи совпадают по фазе, а эквивалентное сопротивление всей цепи будет чисто активным.

Для режима резонанса в цепи, представленной на рис. 1, характерна возможность происхождения, равных по модулю напряжений на конденсаторе и катушке индуктивности, значительно превышающих напряжение питания цепи U (из этого наименование – резонансное напряжение).

Условие происхождения резонанса напряжений в последовательном контуре

xL = xC, наряду с этим .

Из этого соотношения видно, что резонанса в цепи возможно достигнуть, варьируя или частотой приложенного напряжения, или параметрами цепи «L» и «C», или тем и вторым в один момент.

В случае если в цепи появился резонанс напряжений, то резонансная частота равна

.

Резонансный контур характеризуется следующими параметрами:

— волновое сопротивление ;

— добротность контура , где .

Изучение явления резонанса в данной работе осуществляется трансформацией положения ферромагнитного сердечника в катушки индуктивности.

Ток в одноконтурной цепи, складывающейся из последовательно соединенных элементов (рис. 1), находится по закону Ома.

,

где Z – входное комплексное сопротивление цепи, равняется сумме сопротивлений отдельных ее элементов:

.

При резонансе реактивные сопротивления скомпенсированы xL = xC, исходя из этого полное сопротивление цепи минимальное (Z = rk). При постоянстве действующего значения напряжения момент наступления резонанса возможно выяснить по большому току в исследуемой цепи:

.

Падения напряжения на катушке индуктивности и на конденсаторе рассчитываются следующим образом:

Измерение сдвига фаз ? между U и I осуществляется фазометром.

Перед тем, как проводить изучение цепи (рис. 1) при резонансе напряжений требуется уточнить емкость конденсатора, применяемого в контуре. Для исполнения данной задачи нужно собрать цепь (рис. 2), складывающуюся из последовательно включенных конденсатора С и активного сопротивления R. Расчет таковой цепи при известных измеренных напряжении U и токе I подобен рассмотренному выше, а на рис. 3 представлена ее векторная диаграмма.

Входное комплексное сопротивление цепи подсчитывается по формуле:

.

По окончании определения электрических параметров элементов цепи при резонансе напряжений производятся измерения в схеме с одной катушкой индуктивности без сердечника (рис. 4).

Настоящая катушка индуктивности владеет электрическим сопротивлением rK и возможно представлена эквивалентной схемой, складывающейся из последовательно включенных катушки индуктивности LK и активного сопротивления rK (рис. 4). Векторная диаграмма для таковой схемы приведена на рис 5.

Входное комплексное сопротивление цепи, равняется сумме сопротивлений отдельных ее элементов:

.

Лабораторный стенд \


Также читать:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: