Нерезонансные режимы

Режимы вне резонанса можно получить, если вывести систему из резонанса, т.е. нарушить условие (4.1), изменяя собственную частоту контура с помощью индуктивности L при постоянной емкости C, или изменяя емкость C при постоянной индуктивности L. В результате этой операции можно получить частотные характеристики (рис. 4-3 и рис. 4-4).

Следует отметить, что острота всех частотных характеристик зависят от добротности цепи Q_g. Чем выше Q_g, тем более острыми получаются пики всех кривых и поэтому резко возрастают избирательные свойства цепи.

Изменяя величину емкости конденсатора при постоянной индуктивности можно получить графики функциональных зависимостей в последовательной цепи (рис. 4-5) и построить соответствующие векторные диаграммы (рис. 4-6).

Для схемы (рис. 4-1) на основании векторных диаграмм для нерезонансных режимов (рис. 4-6) можно построить треугольник напряжений для всей цепи (рис. 4-7, a) и соответствующий треугольник сопротивлений (рис. 4-7. б).

Из треугольника напряжений (рис. 4-7,а) следует:

cos φ_вх= U_a/U_вх (4.7)

где U_a- активная составляющая входного напряжения.

Из треугольника сопротивлений также можно определить величину коэффициента мощности:

cos φ_вх=R/ Z_вх. (4.8)

Рис. 4-3. Частотные характеристики сопротивлений последовательной цепи

Рис. 4-4. Частотные характеристики тока, напряжения, мощности и коэффициента мощности последовательной цепи

Рис. 4-5. График функциональных зависимостей в последовательной цепи

Рис. 4-6. Векторные диаграммы последовательной цепи для нерезонансных режимов

Рис. 4-7. Треугольник напряжений (а) и треугольник сопротивлений (б) последовательной цепи

Перечень оборудования

1. Источники переменного напряжения.

2. Катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником с подмагничиванием (подмагничивание постоянным током уменьшает эквивалентную индуктивность катушка). Цепь подмагничивания включается тумблерами.

3. Батарея конденсаторов со ступенчатым регулированием до 94 мкФ.

4. Амперметр с пределом измерений 2А.

5. Вольтметр.

Содержание работы

Исследовать дорезонансный, резонансный и послерезонансный режимы последовательной цепи изменением индуктивности при постоянной емкости и изменением емкости при постоянной индуктивности. Измерить параметры катушки при помощи амперметра, вольтметра и ваттметра.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему для исследования последовательной цепи (рис. 4-8).

Рис. 4-8. Схема исследования последовательной цепи

2. Ключ В1 разомкнут. Включаем выключатели батареи конденсаторов, набираем суммарную емкость С=30 мкФ. Включаем источник питания. Изменяя индуктивность катушки, устанавливаем резонансный режим, который определяется по максимальному показанию амперметра А_вх. Показания приборов занести в таблицу 4-1.

3. Изменяя, индуктивность катушки, установить дорезонансный режим (ток в цепи увеличивается), затем - послерезонансный режим (ток в цепи уменьшается). Показания приборов для одной точки дорезонансного режима и одной точки послерезонансного режима занести в табл. 4-1.

Таблица 4-1

Режимы цепи	Данные измерений
	, В	, А	, В	, В	, В	, Вт
Резонанс Дорезонансный Послерезонансный

4. По данным табл. 4-1 построить векторные диаграммы цепи для трех режимов: резонансного, дорезонансного и послерезонансного. Диаграмму удобно строить методом засечек с помощью циркуля, в соответствии с балансом напряжений.

Установить ток I_вх=0,5 А. регулированием индуктивности. Выключить батарею конденсаторов с помощью тумблеров, замкнуть ключ В1. Показания приборов занести в табл. 4-2

Таблица4- 2

Данные измерений			Данные вычислений
, В	, А	, Вт	, Ом	, Ом	, Ом	, Гн

6. По данным табл. 4-2 определить R_к, Z_к, x_к, L_к по формулам:

; ;x_к=√ Z_к²- R_к² = ω L_к; L_к = x_к/ ω.

7. Разомкнуть ключ В1. Включить суммарную емкость 30 мкФ. Изменяя индуктивность, установить резонансный режим. Оставив индуктивность неизменной, записать показания приборов при ступенчатом изменении емкости в пределах имеющегося магазина емкостей. Показания приборов занести в табл. 4-3.

Таблица4- 3

№ п/п	Данные измерений							Данные вычислений
	, мкФ	, В	, А	, В	, В	, В	, Вт	cos φвх	, Ом
1. 2. 3. … 10.

8. По данным табл. 4-3 построить графики зависимостей:

, ,,,cos φ_вх(С), , .

cos φ_вх(С) - определяется из соотношения (4.8)

- определяется из соотношения (4.5)