Экспериментальное исследование цепи синусоидального тока и определение параметров схемы резонансным методом

Страницы работы

7 страниц (Word-файл)

Содержание работы

БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО СТРОИТЕЛЬНЫЙ

КАФЕДРА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

по дисциплине Теория Общей Электротехники

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСА НАРЯЖЕНИЙ

                                                                                          Выполнил: ст. гр. УИТ -  22

                                                                 Дьякова Е.Г.

                                                                            Паршукова     М.В.

                                                                      Гайнанова А.В.

                                                                        Панфилова О.В.

                                                                                   Проверил: Олькова В.Б.

                                                                                         «____»____________2001г.

2001

Цель работы: экспериментальное исследование цепи синусоидального тока с последовательным соединением элементов; определение условий, при которых наступает резонанс; определение параметров схемы  резонансным методом.

Техника эксперимента.

     Лабораторная установка смонтирована на специальном стенде, на лицевой панели, которого размещены элементы исследуемой схемы: реостат заданным активным сопротивлением R, катушки с индуктивностью L и активным сопротивлением rn, батарея статистических конденсаторов, емкость которую можно изменять тумблером в пределах от 0 до 34,75 мкТ. В качестве источника используется генератор звуковой частоты Г3-34. Измерение напряжения осуществляется с помощью вольтметра с пределом измерения 0-75 В, классом точности 0,5. Напряжение на исследуемою цепь подается с генератора Г3-34 в диапазоне 5-10 В и устанавливается ручкой плавной регулировки выхода генератора.


№     С, мкФ     UR, B      Vk, B      VC, B       I=UR/R        R=15 Ом

                                                                                           f=350 Гц

        1р        1,5           1,2            27                25          0,08

       

2         1          0,8            18          26          0,053

 


3        0,5         0,3           5,5           18           0,02

 


4        2,5         0,9           22             12          0,06

 


5        4,5         0,7           16              5           0,046

1. 

2. 

3. 

4. 

5. 

         Включили ёмкость батареи конденсаторов, равную 3 мкФ. Изменяя частоту, получили резонанс напряжений. Произвели измерения при резонансной частоте (350Гц), при частоте, меньшей, чем при резонансе, и при частоте, больше резонансной. Показания приборов записали в таблицу.

№      f, Гц        UR, B      Vk, B      VC, B       I=UR/R        R=15 Ом

                                                                                             С=const=3мкФ

        1        86           1,15          47        44          0,076

       

2        50          0,37                   11,5       32,2        0,0246

 


3        30          0,03          2,7         24,5        0,002

 


4        100           1           50          33,5         0,06

 


5        200        0,26        25,8          4,4         0,0173

 


1. 

2. 

3. 

4. 

5. 

 Обработка результатов эксперимента

1)  Построить кривые I(C), UR(C), UC(C), UL(C).

I(C)

UR(C)

UC(C)

 

По характеристике I(С) определим активное сопротивление цепи R+rк, величину индуктивности.

          Для этого найдём ёмкости C1 и C2, соответствующие точкам пересечения линии Iр/ (0,08/=0,057(А)) с кривой I(С).

 Iр/=U/((R+rк))=U/.

Рассчитаем величину UL для каждого значения емкости по формуле

                                              

                                                      

                            

                               

                           

                          

UL(C)

         Решая полученное уравнение относительно C, получим:

С1=1/(ω2L-ω(R+rк));

С2=1/(ω2L+ω(R+rк)),

 где ω=2πf  и f=350Гц, т.е. ω=2∙3,14∙350=2198(рад/с).

C1=1 мкФ; С2=2,8мкФ

Тогда активное сопротивление цепи  R+rк =(1/2ω)∙(1/C1-1/C2)=146,2 (Ом),

индуктивность катушки  L=(1/2ω2)∙(1/C1+1/C2)=1/(2∙(2198)2)∙(1/1+1/2,8)∙106=0,14Гн.

         Добротность контура определяется по формуле:

QрL/R=(С12)/(С12)=|(1+2,8)/(1-2,8)|=2,1

       2. Построим векторные диаграммы в масштабе для случаев С<C0, C=C0, С<C0.

1)   При  С=106Ф и I=0,053A: IR=0,053∙15=0,795(В); jIXL=j0,053∙0,14∙2198=16,31j

-jIXC=-j0,053/2198∙106= -j24,1;

      Z=R+rк+j(XL-XC)=z∙e,

      φ=arctg(XL-XC)/(R+rк)=arctg(307,72- 454,96)/146,2=-45,203˚

2)  При С=1,5 мкФ (резонанснaя частота) и I=0,08А: IR=0,08∙15=1,2(B);  jIXL=j0,08∙0,14∙2198=24,62j;

-jIXC=-j0,08/(2198∙1,5∙10-6)= -j24,2;

     Z≈R+rк,  φ=0˚

3)  При С=2,5мкФ и I=0,06A: IR=0,06∙15=0,9(В);

jIXL=j0,06∙0,14∙2198=18,46j;

    -jIXC=-j0,06/(2198∙2,5∙10-6)=-j10,8;

     Z=R+rк+j(XL-XC)=z∙e,

          φ=arctg(XL-XC)/(R+rк)=arctg(307,72-181,98)/146,2=40,696˚

3. Построим I(f), UC(f), UL(f).

     I(f)

       UC(f)

       UL(f)

            По кривой I(f)  определяем ширину полосы пропускания  Δω,  ограниченную частотами  ω1 и  ω2. Т.к. f1=70Гц и f2=110Гц, то ω1=2πf1=2∙3,14∙70=439,6 (рад/с),

ω2=2πf2=2∙3,14∙110=690,8 (рад/с)

Δω=ω21=690,8-439,6=251,2 (рад/с).

  Добротность контура определяется по формуле:

 Q=1/(ω2010)=ω0/(ω21),

ω0=2πf0=2∙3,14∙350=2198 (рад/с),

Q=2198/251,2=8,75.

           Вывод: в ходе лабораторной работы была экспериментально исследована цепь синусоидального тока и определены параметры схемы резонансным методом.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Отчеты по лабораторным работам
Размер файла:
530 Kb
Скачали:
0