Лабораторные работы по электротехнике

Математика
Дифференциальные уравнения

Исследование функции

Комплексные числа
Построение графика
Примеры решения дифференциальных уравнений
Интеграл
Аналитическая геометрия
Вычисление площадей
Графики функций
Предел последовательности
Предел функции
Комбинаторика
Вычисление площадей в декартовых координатах
Вычисление площадей фигур при параметрическом задании границы
Вычислении площадей в полярных координатах
Вычисление обьема тела
Вычисление длин дуг кривых, заданных в декартовых координатах и параметрически
Типовой расчет примеры решения задач
Бином Ньютона
Физика
Хаpактеpистика и законы сил механики
Кинетическая и потенциальная энергия
Постулаты теоpии относительности
Электpический заpяд
Электpическая емкость пpоводников и конденсатоpов
Закон Ампеpа
Лабораторные работы по электротехнике
Геометрическая оптика

Фотометрия

Дифракция севета
Поляризация света
Оптика движущихся тел
Интерференция света
Фотоэлектрический эфект
Ренгеновское излучение
Радиоактивность
Учебник по Microsoft Office
Ядерные реакции
Задачи
Кинематика
Механика
Термодинамика
Электростатика
Магнитное поле
Ядерная физика
 

Лабораторная работа 4

Исследование явления резонанса в линейных электрических цепях

Цель работы – экспериментальное исследование частотных характеристик линейных двухполюсников, содержащих индуктивный и емкостной элементы и анализ резонансных режимов их работы.

Указания к выполнению работы

К работе следует приступать после изучения раздела “Резонанс в электрической цепи” по одному из учебников списка литературы, приведённого в конце настоящего пособия. Выполнить расчеты для указанных преподавателем  параметров элементов исследуемых цепей.

1. Программа работы

1. Исследование частотных характеристик электрической цепи с последовательным соединением резистивного, индуктивного и емкостного элементов. Анализ режима резонанса напряжений.

2. Исследование частотных характеристик электрической цепи с параллельным соединением ветвей с индуктивным и емкостным элементами. Анализ режима резонанса токов.

2. Описание лабораторной установки


Эксперимент проводится на стенде, описанном в работе 3. При выполнении пунктов 1 и 2 программы к зажимам «а1» и «б1» контактной панели стенда (рис.3.1) подключаются электрические цепи, собранные по схемам, представленным на рисунке 4.1, а и б соответственно.

3. Методика выполнения работы

3.1. Методика выполнения пункта 1 программы.

Собрать и подключить к зажимам «а1» и «б1» лабораторной установки электрическую цепь, представленную на рисунке 4.1, а.

По заданию преподавателя установить на магазинах параметры элементов и рассчитать для них резонансную частоту   Гц.

Установить частоту напряжения генератора, соответствующую расчётному значению резонансной частоты

Включить тумблеры «Сеть» генератора, усилителя и осциллографа и установить по вольтметру V заданное значение напряжения на зажимах исследуемой цепи в пределах 10¼30 В.

Медленно вращая ручку настройки частоты генератора Г6-15 и наблюдая за сигналами на экране осциллографа, добиться нулевого сдвига фаз между током и напряжением.

Определить экспериментальное значение резонансной частоты f0э по шкале генератора и измерить резонансное значение тока I0, напряжение на зажимах магазина сопротивлений UR10, напряжение на зажимах магазина индуктивностей Uк0 , напряжение на зажимах магазина емкостей UС0. и угол сдвига фаз между напряжением и током j0. Измерение напряжений производится вольтметрами V1, V2 и V3 (рис. 4.1), а измерение фазового сдвига – с помощью осциллографа по методике, изложенной в описании к лабораторной работе 3.

Занести результаты измерений в таблицу 4.1.

Изменяя частоту генератора при неизменном напряжении U на зажимах цепи, снять 8-10 точек зависимостей I(f), j(f), UR1(f), Uк(f) и UС(f) в диапазоне частот от 0.5 f0 до 1.5 f0 и занести показания приборов в соответствующие ячейки таблицы 4.1.

Таблица 4.1.

f

U= В; R1= Ом; Rк= Ом; L= мГн; C= мкФ

Расчет

Эксперимент

f0р= Гц; Qр= 

f0э= Гц; Qэ= 

j

I

UR1

j

I

UR1

Гц

град

А

В

град

А

В

(f0э)

При заполнении таблицы 4.1 расчет тока и фазового сдвига между напряжением и током на входе исследуемой цепи можно выполнить по формулам, представленным в строке 6 таблицы 3.1. Расчёт действующих значений напряжений на элементах цепи UR1, Uк и UС следует выполнить самостоятельно. Расчетное Qр и экспериментальное Qэ значения добротности контура можно вычислить как  и , где  – характеристическое сопротивление.


3.2. Методика выполнения пункта 2 программы

Собрать и подключить к зажимам «а1» и «б1» лабораторной установки электрическую цепь, представленную на рисунке 4.1, б.

По заданию преподавателя установить на магазинах параметры элементов и рассчитать для них резонансную частоту   Гц.

Установить частоту генератора, равную расчетной резонансной частоте.

Включить тумблеры «Сеть» генератора, усилителя и осциллографа и установить по вольтметру заданное значение напряжения на зажимах исследуемой цепи в пределах 10 ¸30 В.

Медленно вращая ручку настройки частоты генератора Г6-15 и наблюдая за сигналами на экране осциллографа, добиться нулевого сдвига фаз между током и напряжением.

Определить экспериментальное значение резонансной частоты f0э по  шкале генератора и измерить резонансное значение тока I0 на входе, тока в ветви с индуктивностью I10, тока в ветви с конденсатором I20 и угол сдвига фаз j0 между входным напряжением и током.

Занести результаты измерений в таблицу 4.2. Измерение токов I10 и I20, осуществляется амперметрами соответственно А1 и А2, а измерение фазового сдвига – с помощью осциллографа по методике, изложенной в описании к лабораторной работе 3.

Изменяя частоту генератора при неизменном напряжении U на зажимах цепи, снять 8 - 10 точек зависимостей I(f), j(f), I1(f) и I2(f) в диапазоне частот от 0.5×f0 до 1.5×f0 и занести показания приборов в соответствующие графы таблицы 2.2.

При заполнении таблицы 4.2 расчет тока и фазового сдвига между напряжением и током на входе исследуемой цепи можно выполнить по формулам, представленным в строке 9 таблицы 3.1. Расчёт действующих значений токов I1, и I2 следует выполнить самостоятельно.

Расчетное значение добротности данной цепи определяется по формуле

.

Экспериментальное значение добротности цепи Qэ следует определить через полосу пропускания частот контура 2Df по графику зависимости I(f), полученной экспериментально.

Содержание отчета

Схемы измерений и перечень приборов.

Заполненные таблицы. Расчетные формулы и расчеты.

Графики характеристик I(f), Uк(f), UC(f), φ (f) по пункту1 программы.

Графики характеристик I(f), I1(f), I2(f), φ(f) по пункту 2 программы.

Выполненные в масштабе векторные диаграммы для состояния резонанса.

Выводы по работе.

Лабораторные работы по электротехнике