V. Контрольные вопросы

1. Какое явление в цепях переменного тока называют резонансным?

2. Что называют волновым сопротивлением и чему оно равно?

3. Как влияет шунтирование элементов L и C резистором на величину резонансной частоты?

4. При каких условиях напряжение на реактивных элементах L, C при последователь

ном их соединении может превысить входное напряжение схемы U_ВХ?

Лабораторная работа №4 резонанс токов

Цель работы: закрепление изученного теоретического материала путем исследования резонанса токов в электрической цепи, получение навыков работы с электроизмерительными приборам, умения собирать электрические схемы.

I. Подготовка к работе

1. Повторить разделы курса ТОЭ, в которых рассматриваются общие положения теории цепей переменного тока.

2. Проработать теоретический материал связанный:

а). С явлением резонанса токов, с критерием, характеризующим его, и условием его возникновения;

б). С понятиями резонансной частоты, добротности, затухания контура и зависимости их от параметров цепи;

в). С энергетическими процессами при резонансе, с построением векторных и временных диаграмм напряжений и токов;

г). С характеристиками контура при изменении параметров индуктивности L и емкости C при неизменной частоте на входе цепи;

д). С построением векторных диаграмм при резонансе токов в сложных цепях.

II. Необходимые приборы и материалы

1. Лабораторный стенд «Уралочка-2».

2. Магазин емкостей –1 шт.

3. Катушка индуктивности –1 шт.

4. Ваттметр –1 шт.

6. Комплект соединительных проводов.

III. Порядок выполнения экспериментальной части работы.

1. Собрать электрическую схему (рис.4.1.)

2. Определить цену деления приборов и установить на магазине емкостей заданные параметры.

3. Предъявить собранную схему для проверки преподавателю.

4. Включить автомат переменного тока, установить при помощи реостата заданное напряжение и удерживать его в течении работы постоянным.

5. Изменяя значение емкости цепи найти точку резонанса.

6. Записать показания приборов при 5 значениях емкостей в таблицу №4, из них:

• два значения при

• одно значение при

• два значения при

7. Обработать результаты измерений и сделать выводы.

Рис.4.1. Принципиальная схема для исследования резонанса токов.

IV. Обработка результатов измерений

Таблица №4.

Измерено

Вычислено

№



C

U

I 1

I 2

I 3

Uc

Xк

bк

Xc

bc

Pк

Qк

Qc

Q

S

IL

Ia

мкФ

В

А

A

A

В

Ом

Cм

Ом

Cм

Вт

ВАР

ВАР

ВАР

ВА

А

А

1

2

3

4

5

1. По измеренным данным вычислить следующие величины:

• полное сопротивление катушки Zк=U/I²,

• реактивные сопротивления емкости и катушки индуктивности (Xc и X_L);

• Xc=Uc/I₁, Xc=√Zк² – Rк²;

• реактивные проводимости катушки и емкости (bк, bc): bк=1/Xc, bc=1/Xc;

• падение напряжения на активном сопротивлении катушки:Uа=RI₂;

• реактивную мощность выделяемую во всей цепи: Q=Qк – Qc;

• реактивные мощности выделяемые на емкости и катушке (Qc и Qк): Qc=UI₁; Qк=XкI²₂

• полную мощность :S=√R²+(Qк – Qc)²;

• активную и реактивную составляющую тока (IL, Ia): Ia=I₂cos R_к/Z_к,

• Ip=I₂sin R_к/Z_к

2. По полученным данным построить векторные диаграммы токов:

• I=f(bc); IL=f(bc); Ia=f(bc);