ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСА ТОКОВ

 

Цель работы. Исследование резонанса в цепи с параллельным соединением катушки индуктивности и конденсатора при изменении частоты источника питания.

Пояснения к работе

Явление совпадения по фазе тока и напряжения на входе пассивной цепи, содержащей индуктивности и емкости, называют резонансом. Если он происходит за счет взаимной компенсации реактивных составляющих токов в параллельно включенных двухполюсниках с реактивными элементами разного характера, то говорят о резонансе токов. Простейший случай такого резонанса имеет место в цепи с параллельным соединением катушки индуктивности с параметрами R, L и конденсатора С (рис. 7.1).

Если к этой цепи приложено синусоидальное напряжение , то ток равен , где

Отсюда ясно, что входной ток совпадает по фазе с напряжением (j = 0) при условии равенства нулю входной реактивной проводимости (b = 0). Резонанса можно добиться либо изменением частоты приложенного напряжения, либо изменением параметров цепи. Например, если заданы R, L, С, то резонанс получится при

При резонансе токи в параллельных ветвях схемы рис. 7.1 I_C = wCU и могут во много раз превышать входной ток I = Uу, если реактивная проводимость емкости больше активной проводимости g.

Схема электрической цепи

Схема, показанная на рис. 7.1, питается от источника синусоидального напряжения с регулируемой частотой f . Для этого служит
регулятор «Частота». Во всем диапазоне изменения частот действующее значение напряжения источника следует поддерживать с помощью регулятора «Амплитуда» на уровне U = 6 В.

Катушка индуктивности в схеме представлена последовательным соединением R, L. Сопротивление R нужно измерить омметром перед сборкой схемы. А параметры L, C выбираются по варианту, указанному преподавателем, в табл. 7.1.

 

 

Таблица 7.1

Вариант
L	мГн
C	мкФ		0, 47	0, 57	0, 22	1, 22	0, 47		1, 1	0, 57	1, 22

 

Вольтметр с пределом измерения 20 В контролирует напряжение источника. Амперметры с пределом 200 мА измеряют токи на входе цепи и в катушке индуктивности. Ток в конденсаторе может быть рассчитан по закону Ома.

Подготовка к работе

Проработав теоретический материал, ответить на вопросы.

1. Какой режим работы электрической цепи называется резонансом токов?

2. Записать условие резонанса для схемы рис. 7.2 и вывести из него, как частный случай, условие резонанса для схемы рис. 7.1. Изменением каких величин можно добиться резонанса токов в исследуемой цепи? 3. Как по величине входного тока установить, что достигнут резонанс? 4. Построить качественные векторные диаграммы токов для различных частот: при f = fРЕЗ, f < fРЕЗ, f > fРЕЗ.

5. Как будет изменяться ток в индуктивности в этих случаях при U = const?

6. Как меняется знак угла сдвига фаз j в тех же случаях? К каким значениям стремится этот угол при f ® 0 и f ® ¥?

7. При каком соотношении параметров цепи в режиме резонанса токи в параллельных ветвях превысят ток на входе цепи?

Программа работы

1. Измерить омметром активное сопротивление катушки индуктивности R. Вычислить резонансную частоту f_РЕЗ и внести ее значение и параметры схемы в табл. 7.2.

 

 

Таблица 7.2

R	L	C	fРЕЗ
Ом	мГн	мкФ	кГц

 

2. Собрать цепь по схеме, показанной на рис. 7.1, и снять показания приборов при пяти значениях частоты ( f = f_РЕЗ, двух f < f_РЕЗ и двух f > f_РЕЗ). Ток в конденсаторе вычислить по закону Ома. Угол сдвига фаз напряжения и тока подсчитать по теореме косинусов:

.

Результаты измерений и вычислений внести в табл.7.3.

Таблица 7.3

U	f	I	IK	IC	j
В	кГц	мА	мА	мА	град

 

3. Рассчитать токи в цепи для трех режимов из табл. 7.3 (f = f_РЕЗ, f < f_РЕЗ, f > f_РЕЗ) по формулам, приведенным в разделе «Пояснения к работе». В частности угол сдвига фаз напряжения и тока на входе цепи вычислить по формуле j = arctg(b/g). Считать заданными U, R, L, C. Результаты внести в табл. 7.4 и сравнить с данными опыта по п. 2.

Таблица 7.4

U	f	zК	g	bК	bC	b	у	I	IК	IС	j
В	кГц	Ом	См	См	См	См	См	мА	мА	мА	град

 

4. Построить векторные диаграммы по результатам расчета п. 3.

5. Построить частотные характеристики j ( f ) и I ( f ), I_K( f ), I_C ( f ) по данным табл. 7.3, причем графики для токов построить в одних осях.

6. Сравнить результаты эксперимента и расчета, проанализировать зависимости п.5, сделать общие выводы по работе.

 

РАБОТА 8

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. II. Исследование дактилокарт
2. II. Сравнительное исследование
3. Автомат продольно-токовой дифференциальной защиты.
4. Анализ денежных потоков организации
5. АНАЛИЗ ОДНОМЕРНЫХ ПОТОКОВ ПРИ НЕЛИНЕЙНЫХ
6. В работе ставится цель - изучить влияние переменного параметра в одной из параллельных ветвей на величины и фазы токов ветвей и источника питания.
7. Выявление условий возникновения и исследование резонанса напряжений в цепи синусоидального тока при последовательном соединении катушки индуктивности и батареи конденсаторов.
8. Выявление условий возникновения и исследование резонанса токов в цепи синусоидального тока при параллельном соединении катушки индуктивности и батареи конденсаторов.
9. Глава 105. Исследование городка Шима
10. Глава 2. Исследование и оценка в психологии личности
11. Глава 3. Исследование феномена профессионального стресса медицинских работников в процессе профессиональной деятельности
12. Глава 7 Психолого-криминалистическое исследование загадочной смерти