Порядок выполнения работы

1.Собрать цепь по схеме (рис.2.3а), в которую входит резистор, катушка индуктив­ности (номер катушки совпадает с номером бригады) с индуктивностью L- 0,2 -0,3 Гн, магазин емкостей С= 0 - 99 мкФ, амперметр электромагнит­ной системы с пределом измерения до 2 ÷2,5 А, ваттметр с токовой обмоткой на 1 ÷2 А.

Параметры катушек даны в табл.2.1.

Таблица 2.1

Номер бригады
Номер катушки
L,г	0,243	0,241	0,215	0,25	0,24	0,25	0,245	0,247	0,243	0,25
RK, Ом	12,5	12,5	13,2	10,2	12,5	12,5	12,3	12,5	12,4	9,7

а) б)

Рис 2.3 а) схема лабораторных испытаний; б) схема включения ваттметра.

В таблице 2.1 известны параметры катушкиL иR_K. Угловая частота напряжения сети:

индуктивное сопротивление:

Активное сопротивление контура:

2. Рассчитать резонансную емкость по формуле:

3. Рассчитать значение тока при резонансе:

По этому значению тока выбрать пределы измерительных приборов (амперметра и ваттметра ).

4. Изменяя емкость от 0 до 90 мкФ через 10 мкФ (в том числе и при С = С_рез) произ­вести замеры тока, напряжений и мощности. Результаты измерений занести в табл.2.2. После резонансной емкости выполнить не менее 3-х измерений.

5. Рассчитать для различных значений С (см. табл.2.2).

6. Построить резонансные кривые в функции емкости:

а) ;б)

7. При резонансной ёмкости ,переключая концы обмотки напряжения ваттметра как показано на рис.2.3.а, измерить мощности расходуемые на резисторе R, на конденсаторе и катушке индуктивности и проверить соблюдение баланса по активной мощности. На основании этих данных рассчитать активные сопротивления резистора, катушки и конденсатора.

8. Параллельно катушке индуктивности включить резистор сопротивлением 15 Ом и экспериментально, путем изменения ёмкости конденсатора, добиться режима резонанса напряжения С’рез и данные занести в табл.2.2.

9. Методом засечек построить векторные диаграммы тока и напряжений для режимов до резонанса, в момент резонанса и после резонанса.

Рекомендации:При построении векторной диаграммы за исходный выбирается вектор тока. Вектор падения напряжения на резисторе R в соответствующем масштабе откладывается по току. Так как считаем конденсатор идеальным, то напряжение откладываем из конца вектора под углом 90° в сторону отставания, из конца вектора радиусом окружности циркулем проводим дугу в сторону опережения тока (влево), а из начала вектора циркулем проводим дугу радиусом напряжения источника , соединив точку пересечения двух дуг с началом вектора и концом вектора ,получим векторную диаграмму, соответствующую уравнению:

Пример построения векторной диаграммы методом засечек при условии приведен на рис.2.4

Рис.2.4

где -угол сдвига фаз напряжения катушки относительно тока ветви.

Таблица 2.2

Результаты опытов

Результаты расчётов

№

C, мкФ

U, В

UR, В

UC, В

UK, В

I, A

P, Вт

UL, В

XL, Ом

XС,Ом

r, Ом

Z, Ом

φ

cosφ

… Срез…

С’рез

Реальная катушка обладает и активным сопротивлением, поэтому

сдвиг по фаземежду векторами и меньше 90° (φ_К<90°).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какой режим пассивного двухполюсника называют резонансным?

2.Условие возникновения режима резонанса напряжений.

3.Изменением каких параметров можно добиться резонанса напряжений?

4.По показаниям каких приборов вы можете экспериментально определить режим резонанса напряжений?

5.Смысл введения понятия добротности контура.

6.Объяснить, почему в момент резонанса напряжений напряжение на катушке и конденсатора могут быть больше напряжения сети.

7.Объяснить почему при включении параллельно катушки индуктивности резистора изменилась резонансная ёмкость.

8.Чем опасен резонансный режим работы при малом затухании d<1?

9.Как избежать перенапряжений в режиме резонанса?

10.Постройте частотные характеристики последовательного контура

11.Постройте резонансные кривые последовательного контура

12.Объясноть, почему в момент резонанса напряжений напряжение на катушки больше напряжения на конденсаторе.

13.Режим резонанса напряжений полезен, вреден? Как он может быть использован?

14.Объяснить энергетический смысл коэффициента мощности cosφ и его отличие от КПД (η).

15.В схеме рис.2.1. известно: U_R = 10В, U_L = 20 В, U_C= 30 В. Определить напряжение источника.

16.В схеме рис.2.1. известно: U_R = 60В, U_L = 80 В, напряжение источника U = 100 В. Определить падение напряжения на конденсаторе U_C.

17.Определить ток источника питания, если напряжение источника U = 100 В,

а R= X_L= X_C=10 Oм.

XC

R

U

V

XL

18.Какое из приведенных выражений не соответствует резонансу напряжений?

1) ; 2) ; 3) ; 4) .

19.Определить показание

вольметра U (рис.1),если:

U=100 В, X_c=X_L=R=10 Ом

ЗАДАНИЕ ДЛЯ УИРС

1. Параллельно конденсатору включить резистор с сопротивлением Rд=100 Ом и экспериментально определить резонансную ёмкость , данные занести в таблицу 2.3.

2. Перемещая концы обмотки напряжения ваттметра измерить активную мощность на R, R_K, L и С и проверить соблюдение баланса мощности

Таблица 2.3

CРЕЗ	I0

Сделать выводы по лабораторной работе.

Список литературы

1. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов. – В 3-х т. – М.; СПб: Питер, 2006. Стр 302-321

2. Сборник задач по теоретическим основам электротехники / Под ред. П.А. Бутырина. – М.: Издательский дом МЭИ, 2012. Стр 64-71, 96-97

3. Киреев К.В., Мякишев В.М. Теоретические основы электротехники: учебное пособие. – Ч. 1, 2. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2014. Стр 97-111

4. Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетуших и др. Основы теории цепей: учебник.-М.; «Энергия», 1975. Стр 175-189

5. Атабеков Г.И. Основы теории цепей: учебник. – М.; СПб.: Лань, 2006.

Стр 120-144

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3