2021 - ЛАБЫ И МАТЕРИАЛ ПО ПРЕДМЕТУ С ЛЕКЦИЙ / ТОЭ 4 ЛАБА
.docxФГБОУ ВО
Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет
Кафедра ЭлИ
Отчет по
лабораторной работе №4
«Исследование резонанса напряжений»
по дисциплине «Электротехника»
Выполнил студент гр. ИВТ-22х
Проверил доц. каф. ЭлИ
Гусаров А.В.
Уфа-2021
Цель работы: Изучение резонанса напряжений в электрической цепи,
содержащей последовательно соединенную индуктивную катушку и
конденсатор.
Приборы и установки: Micro-Cap 9 (13).
Ход работы:
Дано: L=380 мГн=0,38 Гн; R= 47 Ом; n=2,4; f=50 Гц.
Рисунок 1 – Принципиальная схема исследуемой цепи
Измерим следующие значения при помощи Micro-Cap 9 (13) и запишем полученные значения в Таблица 1.
Таблица 1 - Измеренные величины
№ |
C, мкФ |
L, Гн |
Uвх/U10, В |
Uк/U13, В |
UC/U30, В |
I, А |
t(u=0), мс |
t(i=0), мс |
1 |
0 |
0,38 |
50 |
0 |
50 |
0 |
300 |
300,000 |
2 |
8 |
0,38 |
50 |
23 |
70 |
0,180 |
320 |
315,510 |
3 |
12 |
0,38 |
50 |
42 |
86 |
0,340 |
320 |
316,020 |
4 |
18 |
0,38 |
50 |
86 |
117 |
0,660 |
320 |
317,194 |
5 |
26,6 |
0,38 |
50 |
131 |
123 |
1,027 |
300 |
300,000 |
6 |
30 |
0,38 |
50 |
127 |
105 |
0,990 |
300 |
300,900 |
7 |
35 |
0,38 |
50 |
114 |
81 |
0,900 |
300 |
301,735 |
8 |
40 |
0,38 |
50 |
102 |
64 |
0,810 |
300 |
302,245 |
9 |
45 |
0,38 |
50 |
93 |
52 |
0,730 |
300 |
302,602 |
10 |
50 |
0,38 |
50 |
87 |
44 |
0,685 |
300 |
302,806 |
11 |
60 |
0,38 |
50 |
78 |
33 |
0,630 |
300 |
303,061 |
12 |
100 |
0,38 |
50 |
64 |
16 |
0,505 |
300 |
303,430 |
Рассчитаем значения и запишем в Таблица 2.
Используем следующие расчетные формулы:
; ; ;
; ; ;
; ; ;
; ; XC=UC/I;
= [ t(i=0) - t(u=0) ] / T * 360ᵒ.
Таблица 2 - Рассчитанные величины
№ |
ZK, Ом |
RK, Ом |
XL, Ом |
XC, Ом |
X, Ом |
Z, Ом |
S, ВА |
P, Вт |
Q, ВАр |
cos к |
, град |
URk, В |
UL, В |
1 |
- |
47,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
0,00 |
- |
- |
- |
0,0 |
- |
2 |
127,7 |
47,0 |
118,73 |
388,8 |
-270,07 |
277,7 |
9 |
1,522 |
-8,75 |
0,368 |
-80,82 |
8,46 |
21,371 |
3 |
123,5 |
47,0 |
114,2 |
252,94 |
-138,74 |
147 |
17 |
5,433 |
-16,03 |
0,38 |
-72 |
15,98 |
38,82 |
4 |
130,3 |
47,0 |
121,52 |
177,27 |
-55,75 |
75,75 |
33 |
20,473 |
-24,28 |
0,36 |
-50,51 |
31,02 |
80,2 |
5 |
127,5 |
47,0 |
118,52 |
119,76 |
-1,24 |
48,68 |
51,35 |
49,572 |
-1,3 |
0,368 |
0 |
48,269 |
121,72 |
6 |
128,3 |
47,0 |
119,38 |
106,06 |
13,32 |
50,5 |
49,5 |
46,06 |
13,05 |
0,366 |
16,2 |
46,53 |
118,18 |
7 |
126,6 |
47,0 |
117,55 |
90 |
27,55 |
55,5 |
45 |
38,07 |
22,31 |
0,371 |
31,23 |
42,3 |
105,79 |
8 |
125,9 |
47,0 |
116,79 |
79 |
37,79 |
61,72 |
40,5 |
30,83 |
24,79 |
0,373 |
40,41 |
38,07 |
94,59 |
9 |
127,4 |
47,0 |
118,41 |
71,23 |
47,18 |
68,49 |
36,5 |
25,04 |
25,14 |
0,368 |
46,83 |
34,31 |
86,439 |
10 |
127 |
47,0 |
117,98 |
64,23 |
53,75 |
72,99 |
34,25 |
22,053 |
25,22 |
0,37 |
50,5 |
32,195 |
80,816 |
11 |
123,8 |
47,0 |
114,53 |
52,38 |
62,15 |
79,36 |
31,5 |
18,654 |
24,66 |
0,379 |
55,09 |
29,61 |
72,153 |
12 |
126,7 |
47,0 |
117,66 |
31,68 |
85,98 |
99 |
25,25 |
11,986 |
21,92 |
0,37 |
61,74 |
23,73 |
59,418 |
Рассчеты по примеру 5-й строки (при резонансе напряжений):
= [ t(i=0) - t(u=0) ] / T * 360ᵒ=
Скриншоты с анализом переходных процессов при трех оптытах:
Рисунок 2 – Анализ переходных процессов при
Рисунок 3 – Анализ переходных процессов при (резонанс напряжения)
Рисунок 4 – Анализ переходных процессов при
По результатам измерений и вычислений построили в масштабе векторные диаграммы напряжений для треx опытов :
Рисунок 5 - Векторная диаграмма напряжений для
Рисунок 6 - Векторная диаграмма напряжений для
Рисунок 7 - Векторная диаграмма напряжений для
По результатам измерений и вычислений построили диаграмму резонансных характеристик последовательного колебательного контура ( Рисунок 8Рисунок 8).
Рисунок 8 - Резонансные характеристики последовательного колебательного контура
Вывод: В ходе данной лабораторной работы было изучено явление резонанса напряжения в электрической цепи, установлены зависимости напряжений на индуктивности и емкости, частоты, разности фаз и силы тока от значения емкости, рассчитаны сопротивления, напряжения, мощности цепи и изображены векторные диаграммы для трех случаев: . Также было установлено, что во время резонанса напряжения на катушке и конденсаторе становятся одинаковыми. В цепи по варианту №12 резонанс происходит при емкости в 26,6 мкФ. При емкости меньше 26,6 мкФ носит активно-емкостной характер цепи. При емкости больше 26,6 мкФ – активно-индуктивный характер цепи.
В опыте №5, при резонансе напряжений, найдены следующие абсолютные и относителные погрешности: