Порядок выполнения лабораторной работы № 3

Лабораторная работа № 3

«Резонанс напряжений»

Цель работы:

Изучить условия возникновения и признаки резонанса напряжений. Исследовать последовательное включение R, L, C элементов в цепи переменного тока при изменении емкости С.

Если при последовательном соединении R, L, C реактивные сопротивления равны X_L = X_C, то в цепи наступит резонанс напряжений. Признаком его является максимальный ток:

Коэффициент мощности при резонансе равен единице, ток и полное напряжение совпадают по фазе, реактивная мощность равна нулю, полная мощность равна активной (другие признаки-следствия резонанса напряжений смотри в конспекте лекций или в учебнике).

1. Собрать цепь, присоединив к измерительному комплекту К505 исследуемую нагрузку, состоящую из последовательно соединенных катушки индуктивности и батареи конденсаторов. (Схема представлена на рис. 3.1. Элементы схемы расположены на панели № 3 и № 4 лабораторного стенда.) Измерительный комплект К505 (рис. К.1.) содержит амперметр, ваттметр, вольтметр, соединенные по схеме, представленной на рис. К.2. (С. 29).

	Рис.3.1. Схема последовательного соединения элементов цепи к измерительному комплекту К505

2. Установить ЛАТРом напряжение U = 16 В (или указанное преподавателем).

3. Изменяя емкость батареи конденсаторов от С = 20 мкФ с шагом DС = 10 мкФ, снять показания всех приборов и занести в табл. 3.1.

4. Определить резонансную строчку (ток в цепи максимальный).

Таблица 3.1.

ИЗМЕРЕНО
С, мкФ	U, В	I, А	UR, В	UC, В	UK, В	P, Вт
и т.д.

Продолжение таблицы 3.1.

ВЫЧИСЛЕНО

Z, Ом

ZK, Ом

RK, Ом

XL, Ом

URк В

UL, В

XC, Ом

X, Ом

QL, ВАр

QC, ВАр

Q, ВАр

S, ВА

cosj

5. Руководствуясь правилами приближенных вычислений (С. 26-28), вычислить величины в табл. 3.1.: для резонансной строчки, для 4-х дорезонасных строчек, для 4-х послерезонасных строчек.

6. Построить векторные диаграммы, а также треугольники сопротивлений и треугольники мощностей для случаев j < 0, j = 0, j > 0.

7. Сравнить параметры (R_K, L), полученные по результатам вычислений с паспортными данными катушки.

8. Руководствуясь рекомендациями построения графиков (С. 4), построить в одной системе координат и проанализировать графики зависимостей U_L(C), U_C(C), Z(C), I(C), cosj(C).

Формулы для вычислений:

P_к = P - P_R12 (если R₁₂=0, то P_R12=0),

U_Rк = I × R_к, Q_L = I² × X_L, Q_C = I² × X_C,

Cosφ = P / S,

S = I × U.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ к темам:

«Последовательное соединение R, L, C элементов в цепях синусоидального тока», «Резонанс напряжений».

1. Начертить векторную диаграмму для произвольной цепи, содержащей последовательное соединение элементов R, L, C.

2. Что изменится в векторной диаграмме, если исключить из схемы какой-либо элемент?

3. Как зависят индуктивное, емкостное и активное сопротивления от частоты тока?

4. Формулы определения активной, реактивной и полной мощности цепи и катушки?

5. Объясните ход кривых, полученных в лабораторной работе.

6. Получение синусоидальной ЭДС. Законы изменения ЭДС, тока, мгновенное, амплитудное значения. Фаза, начальная фаза, сдвиг фаз. Действующее значение тока, напряжения, ЭДС.

7. Резистор в цепи переменного синусоидального тока. Доказать сдвиг по фазе между током и напряжением. Уравнения напряжения, тока; временная и векторная диаграммы. Энергетические процессы.

8. Индуктивность в цепи переменного синусоидального тока. Доказать сдвиг по фазе между током и напряжением. Уравнения напряжения, тока; временная и векторная диаграммы. Энергетические процессы.

9. Емкость в цепи переменного синусоидального тока. Доказать сдвиг по фазе между током и напряжением. Уравнения напряжения, тока; временная и векторная диаграммы. Энергетические процессы.

10. Последовательное соединение R, L, C в цепи переменного синусоидального тока. Векторная диаграмма токов и напряжений, треугольник сопротивлений, треугольник мощностей.

11. Начертите схему последовательного соединения R, L, C. Начертите для этого соединения векторную диаграмму, напишите формулу для взаимосвязи сторон полученного треугольника. Расшифруйте обозначения.

12. Начертите схему последовательного соединения R, L, C. Как получить треугольник мощностей? Начертите треугольник мощностей, напишите формулу для взаимосвязи сторон этого треугольника. Расшифруйте обозначения сторон. Для какого вида тока справедлива формула?

13. Начертите схему последовательного соединения R, L, C. Как получить треугольник сопротивлений? Начертите треугольник сопротивлений, напишите формулу для взаимосвязи сторон этого треугольника. Расшифруйте обозначения. Для какого вида тока справедлива формула?

14. Начертите схему последовательного соединения R, L. Начертите для этого соединения векторную диаграмму, напишите формулу для взаимосвязи сторон полученного треугольника. Расшифруйте обозначения.

15. Начертите схему последовательного соединения R, L. Как получить треугольник сопротивлений? Начертите треугольник сопротивлений, напишите формулу для взаимосвязи сторон этого треугольника. Расшифруйте обозначения сторон.

16. Начертите схему последовательного соединения R, L. Как получить треугольник мощностей? Начертите треугольник мощностей, напишите формулу для взаимосвязи сторон этого треугольника. Расшифруйте обозначения сторон.

17. Начертите схему последовательного соединения R, C. Начертите для этого соединения векторную диаграмму, напишите формулу для взаимосвязи сторон полученного треугольника. Расшифруйте обозначения.

18. Начертите схему последовательного соединения R, C. Как получить треугольник сопротивлений? Начертите треугольник сопротивлений, напишите формулу для взаимосвязи сторон этого треугольника. Расшифруйте обозначения сторон.

19. Начертите схему последовательного соединения R, C. Как получить треугольник мощностей? Начертите треугольник мощностей, напишите формулу для взаимосвязи сторон этого треугольника. Расшифруйте обозначения сторон.

20. Начертите схему последовательного соединения L, C. Начертите для этого соединения векторную диаграмму, напишите формулу для взаимосвязи сторон полученного треугольника. Расшифруйте обозначения.

21. Начертите схему последовательного соединения L, C. Как получить треугольник сопротивлений? Начертите треугольник сопротивлений, напишите формулу для взаимосвязи сторон этого треугольника. Расшифруйте обозначения сторон.

22. Начертите схему последовательного соединения L, C. Как получить треугольник мощностей? Начертите треугольник мощностей, напишите формулу для взаимосвязи сторон этого треугольника. Расшифруйте обозначения сторон.

23. Резонансом напряжений называется…

24. Условия возникновения резонанса напряжений.

25. Какими методами можно добиться резонанса в цепи?

26. Следствия-признаки резонанса напряжений.

27. Следствия-признаки резонанса напряжений по сопротивлениям.

28. Следствия-признаки резонанса напряжений по напряжениям.

29. Следствия-признаки резонанса напряжений по мощностям.

30. Следствия-признаки резонанса напряжений по току.

31. Начертить векторную диаграмму для резонанса напряжений.

32. Учет, использование резонанса напряжений на практике.

Дата добавления: 2015-05-06