Материал: mulp (1)

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

Лабораторная работа № 7. Исследование резонанса токов

Цель работы. Изучение и экспериментальное исследование резонанса при параллельном соединении катушки индуктивности и конденсатора переменной емкости.

Пояснения к работе

Явление совпадения по фазе тока и напряжения на входе пассивной цепи, содержащей индуктивности и емкости, называют резонансом. Если он происходит за счет взаимной компенсации реактивных составляющих токов в параллельно включенных двухполюсниках с реактивными элементами разного характера, то говорят о резонансе токов. Простейший случай такого резонанса имеет место в цепи с параллельным соединением катушки индуктивности с параметрами R, L и конденсато-

ра С (рис. 7.1).

Если к этой цепи приложено синусоидальное напряжение u U 2 sin( t), то ток равен i I 2 sin( t ) ,

где

Отсюда ясно, что входной ток совпадает по фазе с напряжением ( = 0) при условии равенства нулю входной реактивной проводимости (b = 0). Резонанса можно добиться либо изменением частоты приложенного напряжения, либо изменением параметров цепи. Например, при

если СРЕЗ g .

41

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

Схема электрической цепи

Схема, показанная на рис. 7.2, питается от источника синусоидального напряжения с действующим значением 100 В и частотой 50 Гц.

Катушка индуктивности в схеме представлена блоком ind1 ind10, который нужно выбрать из поля подсхем Favorites в соответствии с вариантом.

Роль фазометра в схеме исполняет прибор Bode-Plotter, пределы измерения которого от –90 до +90 уже установлены. Каждому измерению угла сдвига фаз напряжения и тока на входе схемы должно предшествовать отключение O и включение I кнопки «Пуск» в верхнем правом углу экрана (перезапуск моделирования данного режима).

При разомкнутом ключе, который управляется клавишей 1, по показаниям приборов можно вычислить параметры катушки, при замкнутом – оценить влияние емкости конденсатора на значения тока и угла сдвига фаз напряжения и тока на входе схемы.

Подготовка к работе

Проработав теоретический материал, ответить на вопросы.

1. Какой режим работы электрической цепи называется резонансом токов?

42

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

5.Как будет изменяться ток в индуктивности в этих случаях при

U = const?

6.Как меняется знак угла сдвига фаз в тех же случаях? К каким значениям стремится этот угол при С 0 и С ?

7.При каком соотношении параметров цепи в режиме резонанса токи в параллельных ветвях превысят ток на входе цепи?

Программа работы

1.Открыть файл LW7. Из поля подсхем Favorites извлечь блок катушки индуктивности ind с номером своего варианта, а из поля КИП Instruments – прибор Bode-Plotter. Собрать остальную часть схемы.

2.Снять показания приборов при разомкнутом ключе и записать их в табл. 7.1.

Таблица 7.1

3.По результатам измерений определить параметры катушки индуктивности. Вычислить резонансную емкость. Результаты вычислений внести в ту же таблицу.

4.Замкнуть ключ и снять показания приборов при пяти различных

значениях емкости: двух значениях С<СРЕЗ, С=СРЕЗ, и двух значениях С>СРЕЗ Результаты измерений внести в табл. 7.2.

5. Рассчитать ток в цепи и напряжение на элементах схемы для трех режимов из п. 4 (С<СРЕЗ, С=СРЕЗ, С>СРЕЗ). Угол сдвига фаз напря-

43

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

жения и тока на входе цепи вычислить по формуле arctg bg . Резуль-

таты внести в табл. 7.3 и сравнить с данными опыта по п. 4.

6.Построить векторные диаграммы по результатам расчета п. 5.

7.Построить графики зависимостей (С) и I(С) по данным табл. 7.2.

Таблица 7.3

8. Сравнить результаты эксперимента и расчета, проанализировать зависимости п. 7, сделать общие выводы по работе.

Содержание отчета

1.Наименование и цель работы.

2.Схема электрической цепи.

3.Ответы на вопросы подготовки к работе.

4.Определение параметров катушки. Расчёт резонансной ёмкости.

5.Табл. 7.1–7.3. Пример расчёта одной строки. Векторные диаграммы к табл. 7.3.

6.Графики зависимостей (С) и I(С).

7.Выводы.

Рекомендуемая литература: [1, с.91–96], [3, с. 49–56], [4, с.237–244], [6, с. 106–108].

44

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

Лабораторная работа № 8. Исследование трехфазной цепи, соединенной звездой

Цель работы. Ознакомиться со свойствами трехфазной цепи, соединенной звездой с нулевым проводом и без него, при симметричной системе напряжений источника и симметричной и несимметричной нагрузках; научиться строить векторные диаграммы для трехфазной цепи по результатам эксперимента.

Пояснения к работе

При соединении трехфазной цепи звездой линейный ток равен фазному, а линейное напряжение равно разности фазных напряжений, на-

пример: UАВ UА UВ.

В симметричном режиме UЛ 3UФ .

Несимметричная нагрузка в цепи без нулевого провода (рис. 8.1) вызывает появление напряжения между нейтральными точками приемника и генератора, что приводит к несимметрии фазных напряжений приемника.

Если к сети трехфазного тока подключить приемник, состоящий из катушки индуктивности или конденсатора и двух одинаковых активных сопротивлений, то по смещению нейтральной точки можно определить порядок чередования фаз.

45