УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электротехники предприятий
Лабораторная работа № 3W
«ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ КОНТУРОВ»
Вариант № 19
Выполнил ст. гр. ТП-10-01 Сахибгареева Ю.Р.
.
Проверил Сердюк А.А
Уфа 2012
1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ
-Изучение частотных свойств последовательного колебательного контура.
-Изучение частотных свойств параллельного колебательного контура.
2.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Теоретические сведения о резонансных цепях.
3.ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА
Для выполнения лабораторной работы использовали ПЭВМ с загруженной моделирующей программой ElectronicsWorkbench 5.0. Блок используемых в работе виртуальных схем находится в файле lab3W.ewb.
Схема блока показана на рисунке 1. На схеме последовательный (рисунок 1,а) и параллельный (рисунок 1,б) колебательные контуры имеют дроссели, которые представлены схемой замещения, состоящей из резистора R и индуктивности L. Поэтому вольтметры VR и VL в реальности не могут быть установлены. Оба контура подсоединены параллельно к генератору G, с устанавливаемым действующим значением и частотой выходного напряжения (фаза нулевая). Сопротивления, емкости и индуктивности на обоих схемах устанавливаются одинаковыми, согласно варианту. Вольтметры на схеме должны иметь наибольшее внутреннее сопротивление, а амперметры - наименьшее.
4.ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
Рассчитали параметры схем и резонансные частоты.
При выполнении приняли:
C= 0,1 + 0,05N (мкФ);
L =0,1 +0,05 N (Гн);
R = (1 - 0,015N)√L/C (Ом), где N=19.
C=0.1+0.05*19=1,05*10-6 Ф
L=0.1+0.05*19=1,05Гн
R=715Om
Для последовательного колебательного контура резонансная угловая частота равна ώ0 = 1/√LC, а для параллельного контура ώП = ώ 0√1-CR2 /L . Соответственно резонансные частоты равны f0 = ώ 0 /2п, fп = ώ п /2п
ώ0=1/√1,05/1,05*10-6=952,38
f0=952,38/(2*3,14)=151,65
ώп=952,38√2*3/4=665,83
fп=952,38/2*3,14=106,02
Результаты зафиксировали в таблице 1. Установили параметры элементов схемы и установили выходное напряжение генератора G 100 В.
Таблица 1 - Параметры схем и резонансные частоты для варианта №19
C , мкф |
L, Гн |
R,Ом |
f0 |
fП |
1,05 |
1,05 |
715 |
151,65 |
106,2 |
|
Рисунок 1 - Схема лабораторного макета с последовательным (а) и параллельным (б) колебательными контурами
Произвести эксперименты по исследованию частотных свойств последовательного колебательного контура.
При выполнении эксперименты произвели со схемой на рисунке 1,а согласно таблице 2.
Таблица 2 - Таблица экспериментов
f |
f |
I (A)*10-3 |
Uc (VC) |
Ur (VR) |
Ul (VL) |
Uk (VK) |
fo/16 |
9,47812 |
6,266 |
100,2 |
4,48 |
0.3921 |
4,498 |
fo/ 8 |
18,9562 |
12,64 |
100,1 |
9,037 |
1.581 |
9,175 |
fo/ 4 |
37,9125 |
26,18 |
104,6 |
18,72 |
6.547 |
19,83 |
fo/ 2 |
75,825 |
60,09 |
120,1 |
42,97 |
30,08 |
52,47 |
fo |
151,65 |
139,1 |
139 |
99,43 |
139,2 |
171,2 |
2 fo |
303,3 |
59,98 |
29,98 |
42,88 |
120,1 |
127,7 |
4 fo |
606,3 |
26,13 |
6,529 |
18,68 |
104,6 |
106,4 |
8 fo |
1213,2 |
12,62 |
1,577 |
9,021 |
101,0 |
101,6 |
16fo |
2426,4 |
6,257 |
0.3908 |
4,474 |
100,1 |
100,4 |
По данным таблицы 2 по точкам построить графики зависимости от частоты напряжений UC , UR , UL , UK .
По данным таблицы 2 для частот f0/2 , f0 , 2f0 в выбранных масштабах для тока и напряжения построить векторные диаграммы.
Произвели эксперименты по исследованию частотных свойств параллельного колебательного контура.
При выполнении эксперименты произвели со схемой на рисунке 1,б согласно таблице 3.
Таблица 3 - Таблица экспериментов
fп |
fп |
I (A)*10-3 |
Ic(AC)*10-3 |
Il (AL)*10-3 |
Ur(VR) |
Ul(VL) |
fп / 16 |
6,62625 |
139,4 |
4,372 |
139,6 |
99,83 |
6,103 |
fп/ 8 |
13,2525 |
138,1 |
8,744 |
138,9 |
99,28 |
12,14 |
fп / 4 |
26,505 |
132,7 |
17,52 |
135,8 |
97,11 |
23,8 |
fп /2 |
53,01 |
114,6 |
35,03 |
125,6 |
89,8 |
44 |
fп |
106,02 |
71,34 |
70,07 |
99,89 |
71,42 |
69,99 |
2fп |
212,04 |
88,38 |
140,1 |
63,55 |
45,44 |
89,09 |
4fп |
424,08 |
247,0 |
280,3 |
34,56 |
24,71 |
96,91 |
8fп |
848,16 |
543,0 |
560,6 |
17,69 |
12,65 |
99,21 |
16 fп |
1696,32 |
1112,0 |
1121,0 |
8,898 |
6,362 |
99,81 |
По данным таблицы 3 по точкам построить графики зависимости от частоты токов и напряжений I, IC , IL , UR , UL .
По данным таблицы 3 для частот fп / 2 , fп , 2 fп в выбранных масштабах для тока и напряжения построить векторные диаграммы.
5.ВЫВОД
Явление резонанса относится к наиболее важным с практической точки зрения свойствам электрических цепей. Оно заключается в том, что электрическая цепь, имеющая реактивные элементы обладает чисто резистивным сопротивлением.
Общее условие резонанса для любого двухполюсника можно сформулировать в виде Im[Z]=0 или Im[Y]=0, где Z и Y комплексное сопротивление и проводимость двухполюсника. Следовательно, режим резонанса полностью определяется параметрами электрической цепи и не зависит от внешнего воздействия на нее со стороны источников электрической энергии.
Резона́нс - явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания.
Резонанс напряжений - резонанс, происходящий в последовательном колебательном контуре при его подключении к источнику напряжения, частота которого совпадает с собственной частотой контура.
Резонанс токов — резонанс, происходящий в параллельном колебательном контуре при его подключении к источнику напряжения, частота которого совпадает с собственной частотой контура.
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электротехники и электрооборудования предприятий
Лабораторная работа № 4W
«ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЕЙ»
Вариант № 16
Выполнил ст. гр. ТП-10-01 Сахибгареева Ю.Р.
.
Проверил Хлюпин
Уфа
2012
1.Цель работы
-Проверка основных соотношений между линейными и фазными токами и напряжениями для симметричного режима при соединении нагрузки звездой или треугольником.
-Сравнение активной мощности, потребляемой нагрузкой, и линейных токов при переключении симметричной нагрузки со звезды на треугольник.
-Оценка в четырехпроводной трехфазной системе свойств нулевого (нейтрального) провода.
-Научиться строить векторные диаграммы для различных случаев возникновения несимметричного режима.
2.Исходные данные
Теоретические сведения о трехфазных цепях.
3.Описание лабораторного макета
Для выполнения лабораторной работы используется ПЭВМ с загруженной моделирующей программой ElectronicsWorkbench 5.o. Используемая модель схемы (рисунок 1) находится в файле lab4.ewb. На схеме переключение всех ключей блока БА производится клавишей "A", а переключение ключей SB, БС и SD - клавишами "B", "С" и "D" соответственно.
4.Последовательность проведения экспериментов и обработка экспериментальных данных
4.1. Произвести проверку основных соотношений между линейными и фазными токами и напряжениями для симметричного режима при соединении нагрузки звездой и треугольником.
Еф= 2032(В); Rф=352(Ом), где N =16
|
4.2 Исследование четырехпроводной трехфазной системы.
4.3 Исследование трехпроводной трехфазной системы с нагрузкой, соединенной в звезду.
4.4 Исследование трехфазной системы “звезда-треугольник”.
ВЫВОДЫ:
Трехфазная цепь является частным случаем многофазных электрических систем, представляющих собой совокупность электрических цепей, в которых действуют ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые по фазе относительно друг друга на определенный угол. Отметим, что обычно эти ЭДС, в первую очередь в силовой энергетике, синусоидальны. Однако, в современных электромеханических системах, где для управления исполнительными двигателями используются преобразователи частоты, система напряжений в общем случае является несинусоидальной. Каждую из частей многофазной системы, характеризующуюся одинаковым током, называют фазой, т.е. фаза – это участок цепи, относящийся к соответствующей обмотке генератора или трансформатора, линии и нагрузке.
Таким образом, понятие «фаза» имеет в электротехнике два различных значения:
-фаза как аргумент синусоидально изменяющейся величины;
-фаза как составная часть многофазной электрической системы.
Звездой называется такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или нейтралью. Концы фаз обмоток приёмника (M) также соединяют в общую точку. Провода, соединяющие начала фаз генератора и приёмника, называются линейными. Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.
Одно из преимуществ подключения звездой — экономия на нулевом проводе, поскольку от генератора до точки разделения нулевых проводов вблизи потребителя, требуется только один провод.
Трёхфазная цепь, имеющая нейтральный провод, называется четырёхпроводной. Если нейтрального провода нет — трёхпроводной.
Если сопротивления Za, Zb, Zc приёмника равны между собой, то такую нагрузку называют симметричной.
Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:
Напряжение между линейным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя линейными проводами(UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:
Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.
Соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:
Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электротехники и электрооборудования предприятий
Лабораторная работа №
«»
Вариант № 16
Выполнил ст. гр. ТП-10-01 Сахибгареева Ю.Р.
.
Проверил Хлюпин
Уфа
2012