Общая электротехника и электроника: Лабораторный практикум, страница 16

При построении векторных диаграмм надо начинать построение с вектора напряжения или тока общего для всей анализируемой цепи. В частности при последовательном включении элементов цепи надо начинать с построения вектора тока, протекающего через все элементы цепи. При параллельном включении элементов цепи построение векторной диаграммы надо начинать с вектора общего приложенного напряжения, а затем строить вектора токов, протекающих через каждую из ветвей электрической цепи.

Радиус-вектора на диаграммах выделяются жирным шрифтом или точками (черточками) над ними. При резонансе напряжений, когда ХL=Хс, полное сопротивление Z=R, то есть сопротивление контура оказывается чисто активным, а ток, протекающий через контур, достигает максимальной величины, равной

                                        i(t)макс=u(t)/R                           (3.4)

В данном случае построение векторной диаграммы надо начинать с общего для цепи вектора тока İ, затем строятся векторы напряжений. При последовательном соединении катушки индуктивности и емкости общее реактивное сопротивление цепи X равно алгебраической разности индуктивного и емкостного сопротивлений XL  и Хc. Приложенное к такой цепи напряжение можно представить в виде векторной суммы: вектора падения напряжения на активном сопротивлении (UR), совпадающего по фазе с вектором тока (İ), вектора падения напряжения на индуктивности (UL), опережающего ток по фазе на угол 90°, и вектора падения напряжения на емкости (Uc), отстающего от вектора тока на угол 90°.

При этом возможны следующие случаи:

а) Индуктивное сопротивление больше емкостного (XLС). В этом случае входное напряжение будет опережать ток по фазе на угол φ .

б) Емкостное сопротивление больше индуктивного (XLс). При этом ток опережает напряжение на угол φ.

в) Индуктивное сопротивление равно емкостному (XL =Xс). Соответственно полное реактивное сопротивление цепи (Х) равно нулю, а полное сопротивление цепи Z=R .При этом ток совпадает по фазе с напряжением (φ=0). Векторная диаграмма токов и напряжений для этого случая приведена на рис.3.2.

Рис.3.2.Векторная диаграмма для случая резонанса напряжений UL=Uc.

    Явление резонанса напряжений широко используется в электронных схемах, в том числе в автогенераторах с кварцевыми резонаторами. Эквивалентная электрическая схема кварцевого резонатора обычно представляется в виде последовательно включенных R.L и C элементов.

                  3.3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СТЕНДА.

Структурная схема модели стенда, используемого для изучения характеристик электрической цепи, состоящей из последовательно включенных катушки индуктивности и переменной емкости приведена на рис. 3.3.

Рис.3.3.Структурная схема модели стенда, используемого для изучения электрической цепи, состоящей из последовательно включенных катушки индуктивности и конденсатора.

На схеме слева направо обозначены: генератор электрического напряжения (U),вольтметр (V1) и амперметр (A1), измеряющие напряжение на контуре и ток протекающий от источника напряжения к контуру; ваттметр и фазометр с индикацией мощности, потребляемой контуром по показанию вольтметра V3, проградуированного в Ваттах на вольт (Active Power 1W/V) и вольтметра V4, проградуированного - 1 градус на милливольт (Phase Sift 1 grad/mv); вольтметра, измеряющего напряжение на катушке индуктивности (VRL); и вольтметра, измеряющего напряжение на емкости (Vc).