Изучение особенностей цепи с последователь­ным соединением. Экспериментальное исследование резонансных характеристик последовательного контура

Работа  3. ЦЕПЬ ПЕРИШНОГО ТОКА С ПОСЛДЦОВАТЕПШМ СОЩШЭ1ИШ _?, L,  С.  РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ [l, O.IC6-II4; 2, с.120-128; 3, C.62-85J

Цель работы г изучение особенностей цепи с последователь­ным соединением Л, JL,  С, экспериментальное исследование резонансных характеристик последовательного контура, определе­ние добротности контура..

Вектор входного напряжения цепи равен геометрической сум­ме векторов напряжений отдельных элементов цепи.

Действующие значения напряжений при этом связаны зависи­мостью

Ток цепи может быть определен по закону Ома в комплексной форде

I. Программа работы

1. Определение тока цепи и напряжений на отдельных эле­ментах.

2. Расчет резонансных значений и₀, L₀, С_е, характе­ристического сопротивления р и добротности О. последова­тельного контура.

3. Экспериментальное исследование резонансных характерис­тик последовательного контура ?£.,Ц,,U_R,1,Р, у, z~f(c).

4. Определение добротности последовательного контура по опытным данным.

II. Общие сведения

При синусоидальном напряжении на входе цепи (рис.3-D

второго закона Кирхгофа для комплексных действующих 8нччбШ1й напряжений цепи записывается в виде .

j _ш __ Z

где  Ъ*^ЛЪ_К^Ъ₁^Ъ_С - комплекс полного сопротивления цепи

А комплексные сопротивления отдельных элементов цепи.

-Комплексные действувдие энач^енияадряжений одельных

элементов цепи также, определяется по закону Ома:

и_к - Jz_R * Л? ; u_L-iz_L

Действующие значения тока и напряжений можно определить и без применения комплексного метода по формулам ' У _•     U        .

где z - \К^г+ (x_l -jc_f)³ - полное сопротивление цепи; х *=2nfL,  ^^mt^- н_п^ - соответственно индуктивное я ем­костное сопротивления.

Бзависимостиотсоотношенияиндуктивногоиемкостного

напряжениеитокрассматриваемойцепимогутот­личаться, пофаленаугол, определяемыйзависимостью

-arcUj—~—-—.

При <*£»*£'» у>0цепь потребляет от источника запаэ-дываший по фазе vox, ¥.cu ток индуктивного характера. При у <•- 0 цепь аотребдявт or лоточника опережающий по фазе ток, т.е. ток емкостного характера.         -

В случае ^ "•*£'' .реактивное сопротивление цепи jco * л^ -л_е - 0 и Z ^ш kj,  а т 0  дедь потребляет ток» совпадаю­щий яо фазе е яапряжеаюм - активный ток. Полное сопротивление цепи пря э?ом равно активному сояротивленаа.      •

Векторныедиаграшынаярлжешй итокаделидлятреххв~ равдерныхслучаевприведенынарис.3-2.

Полная» активная и реактивная мощности цели могут быть определеш в комплекойой форме по вырахенияв«

гдаJ?.e - действительнаячаать комплексного числа; Зш- мни­маячестьхошлехонсгочисла; илиподвйогвуйцдал токе

]/Р

депяхперемвшюготока, в которыеодновременно входяг

косуииковденочторм, Moi-утнаблвдатьсяг особые иласосгояцам, вазн&аемыо резонансшыш. В этих случаях мална напряжения»фшдазншекцегш, uoi-yr вызватьэннчйтель-аыйтокяинащшсенияааотдельныхучасткахцепи.

HejwsBeTivieHKaH электрическаяцель, состоящая 'из после.— донакельносоежнекгшхэлементов #, /.," f,  называется по-колвбателышмконт.уром.

На рис.3-3 лряг-едвиы резонансные харвкториатккЕ контура в относительные единицах (в долях ог рзаоианойшт $ваченяй)

для двух значений добротности и « и а  С * 10, <t,<a.-f-\ &\

т£~ > т%~* •%•'»г^' ^где 4' • ^, • ^о• ^4-^я*"^ток'^в*™-

£ *> у-- к -£**- _ огкоситзльийя яцдукт юность или от­носительно^ индуктивное сощютявдеякв.

При исследования контура с переменной емкостью относитель­ная вккост» идя eMiiootnoe сопротигшэкие

С

Спределеше пвраштров гяементов цепи по опктвым д&шшк мохе? быть выполнено по формулам;

U         U           Р

. Порядок выполнения

I. Собрать электрическую цепь (рас, 3-4), По указании 'рре~ кодакарвля цепь подключить к источнику переменного тока через JIATP - лабореторяий автотрансформатор ( lf= 50 В) или на фаз­ное напряжение меаду одной из клемм A, R, fc³ к клеммой О CL,-= 73 II),

2„ С помощь» переключателя установить параметр: еглхость f = 60 мкФ,на реостате с иолзунколагл даихком со«роти? .'ЛйНйе

/г_д«=ю о*.

3, Опробовать схему» наб.чвлач за яокаь-'лшкм: л^ил^а-о};,.

при изменении индуктивности от минимальной (сердечник выдвинут) до максимальной. В момент, соответствующий режиму резонанса, откорректировать величину сопротивления Д_д так, чтобы ток цепи 1_й в 3,8+4,5 А.

4. Изменяя индуктивность катушки от максимального до мини­мального значений при постоянном входном напряжении I^r = 50 Б и прочих постоянных параметрах, снять резонансные характеристи­ки цепи («ри измерения при '£*££ > резонансный решал у = О, три измерения при l^.^ U_c , последнее измерение при х_к = 0 -катушку замкнуть накоротко). Ступени регулирования индуктивнос­ти рационально выбирать так, чтобы угол сдвига фаз между током и напряжением имел значения: ft,^, 60°, 40°, 20°, 0, -20°, -40°, -60°, -у_тах. Результаты измерений записать в табл.3-1. Данные, соответствующие резонансу, подчеркнуть.

Таблица  3--1

5. йсличить в цепь (рио.3-4) последовательно с первым второй конденсатор и установить расчетную величину индуктив­ности  L = 0,135 Ги

Наиболее просто этого мокно достичь, если предварительно переключателем установить величину емкости С - 75 мкФ ( х_с = <= 42 Си), а затем, изменяя индуктивность за счет перемещения сердечника, добиться состояния резонанса. Полученная индуктив­ность и будет необходимой. В этом же режиме следует откоррек­тировать сопротивление £_л , чтобы /_с = 3,8+4,5 А.

6. Изменяя емкостное сопротивление х_с от максимального до минимального: 106 (2 х 53); 70(2 х 35); 52(2 х 26); 42(2 х 21); 35; 26; 21; 18 Ом при прочих постоянных парамет­рах, снять резонансные характеристики аналогично пункту 4. Для получения последних четырех значений емкости второй кон­денсатор отключить или замкнуть накоротко. При использовании двух конденсаторов измерять их общее напряжение Ц,^г*Ц,-*Ц, .

Результаты измерений записать в табл. 3-1.     ⁱ

7. По результатам измерений выполнить необходимые расчеты и построить графики резонансных характеристик.

По пункту 4 построить графики C^,l^,_tl^,r=f(L)  Kz.y-ftf.). По дагшм пункта 6 построить графики J/J^"f(e.) и

». Определить добротность контура по показаниям приборов в режиме резонанса в обоих случаях, т.е. по пунктам 4 и 6.

Работа  4. ПАРАЛДВИНОЕ СХЩШШШЕ КАТУШКИ ИНДУК­ТИВНОСТИ И КОНДЕНСАТОРА. ПОВЫШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ [l,  с.84-88, 92-98; 2, с.54-68; 3, C.II4-I22J

Цель работы - исследование свойств цепи переменного тока при параллельном соединении ветвей с индуктивным и емкостным хар-жтероь: сопротиллеш::!, л также использовать свойств таких

дет;;; Д1я iioi3iiiL'tHi'jt козу;';11цнента мощности участков сетей.