Порядок выполнения работы. Исследование последовательной RLC

Лабораторная работа №5

Исследование последовательной RLC

Цепи переменного тока. Резонанс напряжений.

Цель работы: 1. Исследовать возможность появления резонанса напряжений

в однофазной цепи синусоидального тока при последова-

тельном соединении приемников.

2. Построить резонансные кривые в функции от f.

Подготовка к работе.

1. По списку рекомендованной литературы ([1], с. 88-100, 105-114; [2], c. 94-97; [4], c. 84-94) изучить теоретический материал и выписать формулы для нахождения:

- индуктивного сопротивления, X_L;

- емкостного сопротивления, Х_с ;

- реактивного сопротивления Х цепи, состоящей из последовательно

соединенных индуктивности и емкости;

- модуля полного сопротивления, Z;

- падений напряжений на активном, индуктивном и емкостном

элементах U_R, U_L, U_c;

- тока в последователь R, L, C цепи I;

- коэффициента мощности, cos φ;

- сдвига по фазе между током, напряжением –φ;

- активной мощности, P;

- реактивной мощности, Q.

2. В соответствии с полученным у преподавателя вариантом задания (табл. 5.1) и со схемой рис. 5.1 и используя формулы п.1, вычислить величины, входящие в таблицу 5.2.

Рис. 5.1

Таблица 5.1.

№ варианта, задания	U, B	R, Om	L, МГн	С, мкФ	Примечание
	1,6			0,01
	2,0			0,47
	2,4			0,1
	2,8			0,01
	3,0		0,24	0,47
	3,2			0,1
	3,4			0,47
	3,6			0,1
	3,2			0,01
	3,8			0,1

Таблица 5.2

№№ пп

XL, Оm

Хс, Оm

Х, Оm

Z, Om

I, mA

UR, B

UL B

UC, B

cosφ

φ град

P Вт

Q Вар

S Ва

Прим

Примечание: - резонансная частота;

3. Ознакомиться тщательно с графиками зависимости I, r, X_L, Х_с, U_R, U_L, U_c от частоты цепи f, приведенными на рис. 2.15 [5].

Порядок выполнения работы.

В работе используются: генератор сигналов ГС; осциллограф; приборы: миллиампервольтметр МВА, АВ1, Изм М, сменная панель 17Л 03/5 и съемные элементы.

1. Установить сменную панель на коммутационное плато и съемные элементы R, L. C в соответствующие гнезда. С помощъю гибких проводников соединить клеммы выхода генератора сигналов с гнездами Х1 и Х2; гнездо «1» генератора соединяется с гнездом Х2. Милливольтамперметр МВА подсоединить к гнездам Х5 и Х6. Коротким соединительным проводом соединить гнезда Х8 и Х10. Для измерения тока в цепи использовать прибор АВ1, а для измерения напряжений на элементах R, L и С использовать прибор АВ2. Включить сеть, генератор сигналов ГС, осциллограф, питание электронных вольтметров.

2. Установить заданное значение напряжения ручкой «Регулятор выхода».

3. На генераторе установить частоту, близкую к резонансной, с помощъю регулятора частоты и переключателя «Множитель частоты».

4. Измерьте частоту, ток и активную мощность Р в цепи, а также напряжение на отдельных элементах цепи при семи значениях частоты (три значения частот, меньших f₀ и три значения частот, больших f₀; ∆f = 2кГц) и данные занесите в таблицу 5.3.

Примечание: Измерение мощности производят ваттметром, обозначенным на стенде «Изм М». Необходимо предварительно включатель «Изм М» на нижней панели стенда поставить в положение «Изм М» и установить предел измерения мощности 1Вт.

У ваттметра на стенде генераторные зажимы обмоток тока «I» и напряжения «U» объединены в одну точку и выведены в гнездо, обозначенное P_I. Вторые зажимы обмоток тока и напряжения обозначены соответсвенно Р₂ и Р₁. а обмотка напряжения P_I - Р₂, а обмотка напряжения P_I – Р₁.

Таблица 5.3.

№№ пп	Частота, кГц	V, B на выходе ГС	I, mA	UR, B	UL, B	UC, B	P, Вт
	f = fo=

5. Сравните экспериментальные данные (таблицы 5.3) с вычисленными (таб. 5.2) и сделайте вывод.

6. По данным таблицы 5.3 постройте:

а) частотные характеристики исследуемой цепи (см. п.3) «Подготовка к работе»;

б) векторные диаграммы напряжений при f < f_o; f = f_o, f > f_o.

Контрольные вопросы

1. Что называется периодом и частотой переменного тока?

2. Чему равно полное сопротивление цепи в момент резонанса?

3. Какими способами можно добиться резонанса напряжений?

4. Сохранится ли резонанс, если изменить входное напряжение цепи?

5. Покажите треугольник сопротивлений при последовательном соединений R, L, и С?

6. Дать физическое толкование активной, реактивной и полной мощности.

7. При каких условиях U_L, U_c могут превышать приложенное напряжение U.