Каким способом регулируется собственная частота цепи

Послерезонансный

п/п

8. По данным табл. 4-3 построить графики зависимостей:

, , , , cos φ_вх(С), , .

cos φ_вх(С) — определяется из соотношения (4.8)

— определяется из соотношения (4.5)
Содержание отчета

1. Название работы.
2. Цель работы.
3. Схему исследования.
4. Таблицу приборов и оборудования.
5. Таблицы с результатами измерений и вычислений.
6. Расчетные формулы.
7. Графики зависимостей.
8. Векторные диаграммы.
9. Выводы об особенностях резонансного и нерезонансного режимов.

1. Что такое резонанс напряжений?
2. Каким способом регулируется собственная частота цепи?
3. Чем определяется величина усиления напряжений?
4. Почему выходной ток при резонансе напряжений максимален?
5. Почему коэффициент мощности при резонансе равен единице, а до и после резонанса снижается?
6. Как строятся векторные диаграммы для нерезонансных режимов?
7. Почему резонансные режимы весьма экономичны?
8. Где используется резонансы напряжений?

1. Электротехника [Текст]: / Под ред. В. С. Пантюшина.- М.: Высшая школа , 1976. — гл.5, С.108 — 111.

2. Касаткин, А.С. Электротехника [Текст]: / А.С. Касаткин, М.В. Немцов; — М.: Высшая школа, 2002. — гл.12, с. 339-356.

3. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. [Текст]: — М.: Гардарики, 2001. — §1.28.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5.
Исследование резонанса токов
Цель работы: Изучение и экспериментальное исследование явления резонанса токов.
Основные теоретические сведения
Резонансом называется такой режим электрической цепи, при которой входной ток совпадает по фазе с входным напряжением, несмотря на наличие в цепи реактивных элементов.

Резонансный режим наступает тогда, когда частота внешних воздействий на систему равна собственной частоте системы,

т.е. частоте преобразования энергии внутри системы из одной формы в другую (энергия магнитного поля в энергию электрического поля и наоборот). Резонанс, таким образом, возникает при наличии в цепи индуктивности и емкости.

Одна из ценных особенностей резонансов — это значительное увеличение напряжений или токов при весьма экономичном использовании электрической энергии.

Резонанса в электрической цепи можно достичь, изменяя либо частоту источника питания, либо индуктивность, либо емкость.

Цепь, находящаяся в резонансном режиме, характеризуется следующим:

входные реактивные сопротивления или проводимости равны нулю:
x_вх=0; b_вх=0;
угол сдвига фаз между входным током и выходным напряжением равен нулю, а коэффициент мощности максимален:
φ_вх=0; cosφ_вх=I;

входная мощность чисто активная:

Резонанс токов
Резонанс при параллельном соединении индуктивности и емкости, при взаимной компенсации реактивных составляющих токов в параллельных ветвях, называют резонансом токов.

Если к цепи, изображенной на рис. 5-1, приложено переменное синусоидальное напряжение
U_вх=√2U_вхsinωt, (5.2)
то ток равен

i_вх = √2U_вх√g 2 + σ 2 ∙sin(ωt±φ) = √2I_вх sin(ωt±φ), (5.3)
где
φ = arctg σ/g; g = R/(R 2 +( ωL) 2 ); σ = σ_L – σ_C = ωL/(R 2 +( ωL) 2 ) – ωC
Из приведенного выражения видно, что ток будет совпадать с приложенным напряжением при условии σ = 0 или
ωL/(R 2 +( ωL) 2 ) – ωC = 0, т.е. σ_L = σ_C (5.4)
Таким образом, при резонансе токов входная реактивная проводимость цепи равна нулю, а полная проводимость имеет наименьшее значение, поэтому ток в неразветвленной части цепи минимален.

При резонансе токов в параллельных ветвях реактивные составляющие токов равны между собой:
.
и могут во много раз превышать ток в неразветвленной части цепи, что характеризуется величиной добротности :
= I_C/I_вх = I_L/I_вх = ρ/R = (1–200) (5.5)

ρ = √ L/C. (5.6)
где — волновое или характеристическое сопротивление контура.

Рис. 5-1. Схема замещения параллельной цепи
Векторная диаграмма резонанса токов в цепи (рис. 5-1) имеет вид:

Рис. 5-2. Векторная диаграмма резонанса токов
Нерезонансные режимы
Режимы вне резонанса можно получить, если вывести систему из резонанса, т.е. нарушить условие (5.1), изменяя собственную частоту контура с помощью индуктивности при постоянной емкости , или изменяя емкость при постоянной индуктивности . В результате этой операции можно получить частотные характеристики (рис. 5-3 и рис. 5-4).

Рис. 5-3. Частотные характеристики проводимостей и входного сопротивления параллельной цепи

Рис. 5-4. Частотные характеристики токов и коэффициента мощности параллельной цепи
Следует отметить, что частотные характеристики параллельной цепи обратны по отношению к частотным характеристикам последовательной цепи, это происходит по-тому, что параллельное соединение элементов является обратным последовательному соединению. Острота частотных характеристик зависят от добротности цепи Q_g. Чем выше значение добротности, тем более острыми получаются пики кривых и лучше избирательные свойства цепи.

Изменяя величину емкости конденсатора при постоянной индуктивности можно получить графики функциональных зависимостей в параллельной цепи (рис. 5-5) и построить соответствующие векторные диаграммы (рис. 5-6).


Рис. 5-5. Графики функциональных зависимостей в параллельной цепи

Рис. 5-6. Векторные диаграммы параллельной цепи для нерезонансных режимов

Для схемы (рис. 5-1) на основании векторных диаграмм для нерезонансных режимов (рис. 5-6) можно построить треугольник токов для всей цепи (рис. 5-7, a), а также для отдельной ветви в данном случае для ветви с катушкой (рис. 5-7. б). Для этой же ветви построен треугольник сопротивлений на рис. 5-7, в.

Рис. 5-7. Треугольники токов (а, б) и треугольник сопротивлений (в).
В схеме (рис. 5-1) активная составляющая входного тока, определяется активной составляющей тока катушки .Если сопротивление ветви с катушкой не изменяется, то , а следовательно, и .

Из треугольников рис. 5-7 следует:
cos φ_вх = I_a/I_вх; (5.7)
I_R = I_k cos φ_k; cos φ_k = R/Z_k
Следовательно,
(5.8)

Перечень оборудования
1. Источники переменного напряжения.

2. Катушка индуктивности

4. Батарея конденсаторов со ступенчатым регулированием 94 мкФ.

6. Амперметры.
Содержание работы
Исследовать дорезонансный, резонансный и послерезонансный режимы параллельной цепи изменением индуктивности при постоянной емкости и изменением емкости при постоянной индуктивности. Измерить параметры катушки при помощи амперметра, вольтметра и ваттметра.
Порядок выполнения работы
1. Собрать схему для исследования параллельной цепи (рис. 5-8).

2. Ключ В1 замкнут. Включаем выключатели батареи конденсаторов, набираем суммарную емкость С=30 мкФ. Включаем источник питания тумблерами. Изменяя индуктивность катушки, устанавливаем резонансный режим, который определяется по максимальному показанию амперметра А_вх. Показания приборов занести в таблицу 5-1.

Рис. 5-8. Схема исследования параллельной цепи.
3. Изменяя индуктивность катушки, установить дорезонансный режим (I_C I_L). Показания приборов для одной точки дорезонансного режима и одной точки послерезонансного режима занести в табл. 5-1.
Таблица5-1

4. По данным табл. 5-1 построить векторные диаграммы цепи для трех режимов: резонансного, дорезонансного и послерезонансного.

5. Установить ток , близкий к резонансному, регулированием индуктивности. Разомкнуть ключ В1, показания приборов занести в табл. 5-2.
Таблица 5- 2

Режимы цепи	Данные измерений
	, В	, Вт	, А	, В	, В
Резонанс Послерезонансный

6. По данным табл. 5-2 определить , , , по формулам:
; ; x_к=√Z_к 2 —R_к 2 = ωL_к; L_к = x_к/ ω. (5.9)
Включить суммарную емкость С=30 мкФ. Ключ В1 замкнут. Изменяя индуктивность, установить резонансный режим. Оставив индуктивность неизменной, записать показания приборов при ступенчатом изменении емкости в пределах имеющегося магазина емкостей. Показания приборов занести в табл. 5-3.

Таблица 5-3

Данные измерений			Данные вычислений
, В	, А	, Вт	, Ом	, Ом	, Ом	, Гн

№ п/п	Данные измерений						Данные вычислений
	, мкФ	, В	, А	, В	, В	, Вт	cos φ	, Ом
1 7. По данным табл. 5-3 построить графики зависимостей: , , , , cosφвх (С), , . cosφвх (С) — определяется из соотношения (4.8) — определяется из соотношения (4.5) Содержание отчета Название работы. Цель работы. Схему исследования. Таблицу приборов и оборудования. Таблицы с результатами измерений и вычислений. Расчетные формулы. Графики зависимостей. Векторные диаграммы. Выводы об особенностях резонансного и нерезонансного режимов. Что такое резонанс напряжений? Каким способом регулируется собственная частота цепи? Чем определяется величина усиления токов? Почему входной коэффициент мощности равен единице, а до и после резонанса быстро снижается? Как строятся векторные диаграммы цепи для режимов до и после резонанса, для режима резонанса? Почему резонансные режимы весьма экономичны? Где используется резонансы токов? 1. Электротехника [Текст]: / Под ред. В. С. Пантюшина.- М.: Высшая школа , 1976. — гл.5, С.116-119 2. Касаткин, А.С. Электротехника [Текст]: / А.С. Касаткин, М.В. Немцов; — М.: Высшая школа, 2002. — гл.12, с. 339-356. 3. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. [Текст]: — М.: Гардарики, 2001. — §1.28. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 Исследование электрического состояния трехфазной цепи с однофазными приемниками, соединенными звездой Цель работы: Научиться включать потребитель в звезду в цепи трехфазного тока. Изучить влияние изменения параметров однофазных приемников на ток в нейтральном проводе и на напряжение между зажимами приемников. Приобрести практические навыки по измерению мощностей в трехфазных цепях. Источник Читайте также:  Способы оказания первой помощи при потере сознания Оцените статью Вам также может понравиться Ясень семена способ распространения Ясень обыкновенный Fraxinus excelsior – так в ботанической Ярлыки способы создания ярлыков ос windows Создаем ярлыки на рабочем столе Windows Создаем ярлыки Японское удобрение фуджима способ применения Удобрения Фуджима Знаете потрясающее удобрение, палочка Японский чай способ заварки Технология заваривания японского чая Известно, что Правообладателям Политика конфиденциальности Контакты