Исследование схемы последовательного соединения цепи переменного тока с R, L и C. Резонанс напряжений

Лабораторная работа №3

«Исследование схемы последовательного соединения цепи переменного тока с R, L и C. Резонанс напряжений»

Коды формируемых компетенций в результате выполнения работы: ПК 2.1, ОК 1- ОК 4, ОК 6

Цель работы: Исследование схемы последовательного соединения цепи переменного тока. Исследование резонансного режима.

Приборы и элементы:

1. Амперметр.
2. Вольтметры.
3. Источник переменной ЭДС.
4. Источник переменного тока.
5. Боде-плоттер (графопостроитель)
6. Резистор.
7. Индуктивность.
8. Ёмкость.

Порядок выполнения работы:

1. Эксперимент №1. Исследование схемы последовательного соединения цепи переменного тока.

Исследование схемы с помощью графопостроителя

1. На рабочем поле собрать схему последовательного соединения с источником тока частотой 50 Гц (рис.3.1)[pic 1]

Рис.3.1.

1. Из таблицы вариантов (табл.3.1.) задать параметры элементов схемы согласно варианту

Таблица 3.1

1. Определить угол сдвига фаз между напряжением и током:

а) сопротивление конденсатора:

ХС =1/(2πƒС)= 1/(2*3,14*60*80*10^(-6)) = 39,8        Ом б) сопротивление индуктивной катушки:

ХL =2πƒL= 2*3,14*50*95*10^(-3) = 29,8        Ом в) полное сопротивление цепи:[pic 2]

Z=√R2+(XL-XC)2 =        Ом[pic 3]

г) угол сдвига фаз определяем по синусу во избежание потери знака угла sin φ = (XL-Xc)/ Z = -0,55        

φ = arcsin (ХL -XC)/Z = 33,7 ˚C        

Для получения фазо-частотной характеристики (ФЧХ) на верхней панели плоттера включить кнопку PHASE. По вертикальной оси (VERTIKAL) откладывают градусы, - от

-7200 до 7200. По горизонтальной оси (HORIZONTAL) всегда откладывают частоту в Герцах, - от 1 mHz до 10 Ghz.

С помощью стрелок        [pic 4] или перетаскиванием мышью подвести вертикальную линию

к частоте 50 Гц и снять угол сдвига фаз

φ = 26,55        

Сравнить расчётные данные с показаниями боде-плоттера, сделать вывод:

Погрешность вызвана деталями регулировки боди-плоттера. Невозможно ввести значение 50 Гц.[pic 5][pic 6][pic 7]

Исследование схемы с помощью амперметра и вольтметров

1. На рабочем поле собрать вторую схему последовательного соединения с источником напряжения 120 В частотой 50 Гц. К этой схеме подключить амперметр и вольтметры (рис.3.4). Открыв диалоговое окно измерительных приборов (двойным щелчком мыши по изображению прибора) изменить вид измеряемого напряжения (DC заменить на АС).

Рис. 3.4.

1. Из таблицы вариантов (табл.3.1.) задать параметры элементов схемы согласно варианту. Включить схему. Снять показания приборов и занести их в табл. 3.2.

Таблица 3.2

1. По результатам опыта построить в масштабе векторную диаграмму тока и напряжений.

1. Эксперимент №2. Исследование цепи переменного тока при резонансе напряжений Исследование схемы с помощью графопостроителя

1. Вернуться к схеме последовательного соединения с источником переменного тока (рис.3.2), установив частоту источника питания 1 Гц.
2. Вычислить резонансную частоту по формуле:

[pic 8]

ƒ=1/(2π√LC)= 1/(2*3,14*) = 57,5                Гц[pic 9]