ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7 Исследование параллельного колебательного контура резонанс токов Краткое содер

Работа добавлена на сайт samzan.net:

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

Исследование параллельного колебательного контура (резонанс токов)

Краткое содержание работы

В процессе выполнения работы исследуются и изучаются следующие вопросы:

1) Явление резонанса, возникающее в параллельном контуре, содержащем катушку индуктивности и конденсатор;

2) Условие возникновения резонанса в параллельном контуре и его проверка в лабораторных условиях;

3) Резонансные характеристики цепи и их особенности;

4) Проверка аналитических соотношений при резонансе .

Рабочее задание

Собрать схему цепи параллельного контура согласно рис.7.1.

RВН I

C L

IC IL U

E RC RL

Рис.7.1

Варианты заданий.

Вариант

R L Ом

Ом

C нФ

L mГн

RВН к Ом

200

500

Рассчитать резонансную частоту цепи f0 и установить такое же значение частоты синусоидального генератора Е. Выходное напряжение генератора установить 100 В.

Гц

3. В параллельном контуре (см. рис. 7.1 и вариант задания табл. 7.2 ), произвести измерение и записать в протокол величины, указанные в таблице 7.1, для следующих трех случаев:

при неизменной емкости С, в соответствии с вариантом задания, частоте генератора fо, варьируя в возможных пределах индуктивность катушки L;
при неизменной индуктивности L, в соответствии с вариантом задания,, частоте генератора fо, варьируя в возможных пределах емкость конденсатора;
при неизменной емкости С, индуктивности L, в соответствии с вариантом задания, изменяя частоту генератора.

4.. По данным п3 построить построить резонансные кривые на одном графике I, IL, IC,  для каждого из случаев а),б),в), вычислить добротность контура и его полосу пропускания, сравнить их значения с полученным по графическим зависимостям. По данным п.3-в) построить векторные диаграммы напряжение на элементах цепи для случаев: C<C0;C=C0;C>C0 (C0-резонансное значение)

5.Установить внутреннее сопротивление генератора RВН:

RВН= *; 2) RВН=0,1 *;

и провести измерения величин, указанных в табл. 7.1 для каждого из случаев 1),2) - при значениях L,C соответствующих варианту задания в зависимости от частоты f.

3.1 f=503,466 Гц; C=200 нФ; RВН =10 кОм; Rc=1 Ом; RL =2 Ом

L мГн	U (напр. на конт.)мВ	IL мкА	IC мкА	I мкА	C между U—IC	L между U—IL	 между U--I	P Активн *10-6	Q реакт. мкВТ	S полная
372	0.416	353.838	263.268	90.5	-89.964	89.903	89.514	0.344	37.65	37.16
487	0.974	632.645	616.22	16.5	-89.964	89.926	-1.461	16.066	-0.41	16.3
602	0.679	356.645	429.54	72.8	-89.964	89.940	-89.491	0.472	-49.43	49.4
717	0.462	203.85	292.33	88.5	-89.964	89.941	-89.764	0.195	-40.9	40.9
832	0.368	139.86	232.748	92.8	-89.964	89.956	-89.844	0.116	-34.15	34.15
947	0.317	105.988	200.75	94.8	-89.964	89.962	-89.8	0.099	-30	30
1060	0.286	85.87	180.9	95.7	-89.964	89.966	-89.9	0.052	-21.9	21.9
1180	0.265	77.18	167.5	96.4	-89.964	89.969	-89.915	0.055	-25.5	25.5
1290	0.25	61.106	157.9	98.8	-89.964	89.972	-89.923	0.049	-24.2	24.2
1407	0.231	53.52	150.6	97	-89.964	89.974	-89.930	0.044	-23	23.08

3.2 f=503,466 Гц; L=0,5 Гн; RВН =10 кОм; Rc=1 Ом; RL =2 Ом

C нФ	U (напр. на конт.)	IL мкА	IC мкА	I	C между U—IC	L между U—IL	 между U--I	P Актив мкВт	Q Реакт	S Полная
103	0.31	0.196	0.101	94.992	-89.981	89.928	89.831	0.106	29.5	29.448
154	0.565	0.357	0. 275	82.2	-89.972	89. 928	89.951	0.071	46.4	46.443
205	0.976	0.617	0.633	15.5	-89.963	89. 928	-1.146	15.123	-0.37	15.13
256	0.49	0.31	0.397	86.7	-89.954	89. 928	-89.529	0.377	-42.48	42.48
307	0.283	0.179	0.275	95.7	-89.944	89. 928	-89.705	0.157	-27.08	27.08
358	0.196	0.124	0.222	97.9	-89.935	89. 928	-89.761	0.093	-19.19	19.19
409	0.15	0.095	0.193	98.8	-89.926	89. 928	-89.786	0.065	-14.82	14.82
460	0.121	0.076	0.176	99.2	-89.927	89. 928	-89.797	0.05	-12.003	12
511	0.101	0.064	0.163	99.5	-89.907	89. 928	-89.801	0.041	-10.049	10.05
563	0.87	0.055	0.155	99.6	-89.897	89. 928	-89.802	0.036	-8.665	8.67

3.3 f=503,466 Гц; C=200 нФ; L=0,5 Гн; RВН =10 кОм; Rc=1 Ом; RL =2 Ом

f Гц	U (напр. на конт.)	IL мкА	IC мкА	I	C между U—IC	L между U—IL	 между U—I	P Активн*10-6	Q реакт. *10-6	S Полная *10-6
300	0.145	153.404	54.5	98.898	-89.978	89.878	89.799	0.06	14.34	14.34
400	0.322	256	162	94.494	-89.971	89.909	89.703	0.178	20.42	30.427
501	0.987	626.771	621	5.803	-89.964	89.927	78.192	1.175	5.6	5.728
502	0.987	626.24	623.065	3.461	-89.964	89.927	69.941	1.173	3.2	3.416
503.466	0.988	624.424	624.971	1.186	-89.964	89.927	-1.457	1.171	-0.03	1.176
504	0.987	624	625.732	2.092	-89.964	89.927	-55.517	1.17	-1.72	2.065
505	0.986	621	626.539	4.424	-89.964	89.928	-74.5	1.168	-4.29	4.362
560	0.661	382.33	457	79.338	-960	89.934	-89.413	0.572	-52.439	52.442
600	0.408	216	307	90.1	-957	89.939	-89.71	0.213	-37.168	37.169
700	0.229	104.108	201	97.3	-950	89.948	-89.84	0.077	-22.282	22.282

5.1 C=200 нФ; L=0,5 Гн; RВН= *833,3 кОм; Rc=1 Ом; RL =2 Ом

F Гц	U (напр. на конт.) мВ	IL мкА	IC мкА	I мкА	C между U—IC	L между U—IL	 между U--I	P АктивнВт	Q реакт. нВт	S Полная нВт
300	1.754	1.86	0.66	1.2	-89.978	89.878	89.799	0.009	2.1	2.1
400	4.1	3.26	2.06	1.2	-89.971	89.909	89.703	0.029	4.9	4.9
501	192.3	122.2	121.1	1.131	-89.964	89.927	78.2	44.6	212.9	217.5
502	294.5	190.7	185.8	1.032	-89.964	89.927	69.9	104.6	285.6	304
503.304	500	316.75	316.2	0.6	-89.964	89.928	-1.457	300	-7.6	300
504	404.497	250	345	0.86	-89.964	89.928	-55.5	197.1	-286.8	347
505	242.98	153	154.2	1.09	-89.964	89.928	-74.5	70.9	-255	264
560	10.67	6.2	7.36	1.2	-89.96	89.934	-89.4	0.143	-12.8	12.8
600	5.37	2.85	4.05	1.2	-89.957	89.939	-89.7	0.038	-6.4	6.4
700	2.8	1.24	2.48	1.2	-89.950	89.948	-84.84	0.012	-3.36	3.36

5.2 C=200 нФ; L=0,5 Гн; RВН=0,1 *83,3 кОм; Rc =1 Ом; RL =2 Ом

F Гц	U (напр. на конт.) мВ	IL мкА	IC мкА	I мкА	C между U—IC	L между U—IL	 между U--I	P активн	Q реакт.	S полная
300	18	18.61	6.6	11.998	-89.978	89.878	89.799	0.001	0.216	0.216
400	41	32.55	20.6	11.998	-89.971	89.909	89.703	0.003	0.492	0.49
501	833	526.3	524.5	4.9	-89.964	89.928	78.192	0.838	3.99	4.08
502	884	560.3	557.4	3.097	-89.964	89. 928	69.3	0.969	2.56	2.74
503	909	574.9	575	1.091	-89.964	89. 928	-1.437	0.991	-0.025	0.99
504	900	568.6	570	1.909	-89.964	89. 928	-65.5	0.974	-1.42	1.7
505	864	544.7	548.4	3.387	-89.964	89. 928	-74.5	0.784	-2.82	2.9
560	106	60.4	73.6	1.92	-89.96	89.934	-89.4	0.14	-1.26	1.3
600	54	28.44	40.4	11.998	-89.957	89.939	-89.701	0.004	-0.65	0.65
700	28	12.8	24.8	11.998	-89.95	89.348	-89.84	0.001	-0.34	0.34

Методические указания

Для выявления характерных особенностей резонансных режимов в электрических цепях синусоидального тока следует первоначально ознакомиться с методическими указаниями к лабораторной работе N 6.

Резонанс токов наблюдается в электрической цепи с параллельным соединением катушки индуктивности и конденсатора рис.7.2. В случае, если R1=0 и R2=0, то цепь рассматривается как идеальный резонансный контур.

Рис.7.2

Резонанс в цепи (рис.7.2) наступает, когда входная реактивная проводимость равна нулю: BВХ=BC-BL=0

Постановка реактивных проводимостей BC и BL, выраженных через параметры цепи на переменном токе приводит к уравнению:

;

Таким образом, резонанс в рассматриваемой цепи, может быть достигнут изменением одного из параметров (, L, C, R1, R2) при остальных четырех постоянных. Решение последнего уравнения относительно  дает следующее значение для резонансной частоты:

0= =;

При резонансе равны и противоположны по фазе реактивные составляющие токов в ветвях. При чем эти значения могут быть значительно больше тока на входе цепи. Поэтому такой резонанс получил название резонанса токов.

Для схемы рис.7.2, в которой R2=0, при изменении индуктивности L или частоты  минимум полной проводимости цепи, а также минимум общего тока наступает на другой частоте, отличной от резонансной частоты 0. Если же переменным параметром является емкость С, то проводимость и общий ток достигают минимума при резонансе токов.

В радиотехнике широко применяются резонансные контура с малыми потерями, для которых R1 и

R2 пренебрежимо малы по сравнению с . Поэтому далее рассматриваются особенности контура с параллельным соединением R, L, C (рис.7.3). Проводимость G=1/R, может быть найдена при малых R1, R2, из соотношения: G=(R1+R2)C/L

iG iC iL

u G C L

Рис 7.3

Мгновенные значения токов в ветвях цепи при значении входного напряжения u=Umsint:

iG=GUmsin(t); iL=(1/L)=(1/L)Umsin(t-/2); iC=Cdu/dt=CUmsin(t+/2);

Суммарный ток в цепи: i= iG+ iL+ iC= GUmsin(t)-(1/L-C)Umsin(t-/2)=Y Umsin(t-)

Где: Y=-проводимость цепи;

=arctg (BL-BC)/G= arctg BВХ/G – сдвиг фаз между током и напряжением на входе цепи;

BL=1/L, BC=C; - проводимости реактивных элементов;

BВХ= BL-BC – входная проводимость цепи.

Если рассматривать комплексную амплитуду суммарного тока, то ее можно представить как векторную сумму комплексных амплитуд токов: .

Суммарная амплитуда тока цепи:

Выражение для активной P, реактивной Q, полной мощности S, которую потребляет цепь:

P=0.5UmImcos=0.5U2mG; Q=0.5UmImsin=0.5U2mBBX; S=0.5UmIm=0.5U2mY=.

Условие передачи максимальной активной мощности в цепи определяется аналогично тому, как это описано в ЛР-№5. Сопротивление нагрузки ZН (см. рис. 6.4) при резонансе цепи: ZН=LG/C.

Резонансная частота параллельного колебательного контура (см. рис. 7.3):

Волновая проводимость  численно равна проводимости реактивного элемента при резонансе:

=0С=1/0L=.

Превышение токов в реактивных элементах над входным током цепи имеет место при условии:

G<0С=1/0L=.

Величина, обратная добротности, называется затуханием контура: =1/Q=IG/IL= IG/IC=G0L.

Где IG, IL, IC – амплитудные значения токов на элементах цепи при резонансе.

Зависимость величин ( BL, BC, BBX, Y ), характеризующих цепь от частоты, называют частотными характеристиками цепи, а зависимости значений токов в ветвях и входного тока от частоты – резонансными характеристиками (кривыми).

На рис. 7.4 построены частотные характеристики идеального параллельного контура, а на рис.7.5 представлены его резонансные характеристики, питаемого от источника синусоидального напряжения. На рис.7.5 приведены также векторные диаграммы токов в цепи, где:

IR=U/R, IL=U/L, IC=UC, I=UY.

Рис. 7.4.

Рис 7.5

Построение векторных диаграмм:

1. I, IL, Ic,  от f с масштабом I — 0.1 нА, для IL — 1 мкА, Ic — 1 мкА:

2. I, IL, Ic,  от f с масштабом I — 0.1 нА, для IL — 1 мкА, Ic — 1 мкА:

3. I, IL, Ic,  от f с масштабом I — 0.1 нА, для IL — 1 мкА, Ic — 1 мкА:

PAGE 2

1. Любой ответственный политик общественный деятель должен отдавать себе отчет в том что одним из главных усл
2. краевыми Это связано с тем что при рассмотрении физических задач одна из независимых переменных исходного
3. на тему Особенности строения и функционирования репродуктивной системы женщины в различные возрастные пер
4. О рекламе О правах потребителей О средствах массовой информации и др.html
5. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ СОЦИАЛЬНО-КУЛЬТУРНЫХ ТУРИСТСКИХ УСЛУГ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
6. Тема- Проверила- Выполнила- Шестова Т
7. РЕФЕРАТ Загальна характеристика систем керування базами даних СУБД
8. медик Бусыгин и торговый агент Семен по прозвищу Сильва приударили за незнакомыми девушками
9. лист на 15 декабря 2013
10. 3 Одним из важных последствий проводимых реформ стало предоставление большей свободы хозяйствующим субъ
11. Эволюция и образование вселенной и галактики.html
12. Проверка отсутствия напряжения на отключенной для производства работ части электроустановки должна быть
13. МАРКЕТИНГОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Цель задачи виды и методы маркетинговых исследований Прогресс
14. 1Your bility to communicte effectively s business professionl gives both you nd your employer benefits in quicker problem solving Bmny professionl imges Cdecresed productivity Di
15. .какую работу должен выполнять алгоритм.
16. Технологичность изделия
17. образования Список критериев оценки микрозанятия Методич
18. ритм и темп усвоения знаний Для разработки современных обучающих технологий необходимы методы точного из
19. Если же вы планируете использовать семена в качестве посевного материала то помните что именно это действи
20. Lefed shmrock to explin the concept of the Trinity; which refers to the combintion of Fther Son nd the Holy Spirit.html

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе