КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Цепи однофазного переменного тока
1. Цель работы. Получение навыков измерения электрических величин в однофазных цепях переменного тока. Использование результатов измерений для исследования амплитудно-фазовых соотношений между токами и напряжениями в этих цепях. Исследование явления резонанса напряжений.
2. Описание установки. Объектом исследования является цепь переменного тока, содержащая последовательно соединенные катушку индуктивности L, резисторы R100 с номиналом 100 Ом, R1 с номиналом 1 Ом, конденсатор С, изображенные на рис. 1. Источником питания для данной схемы является генератор синусоидальных сигналов Г. Для измерения напряжений на элементах схемы используется цифровой вольтметр V. Осциллограф N позволяет измерить разность фаз между током и напряжением в цепи.
L I Iк R 100 Ом UПИТ IIк С 0,025мкФ
R 1 Ом
Рис. 1
3. Рабочее задание 3.1. Собрать цепь (рис. 1). С помощью цифрового вольтметра выставить на входе схемы генератора UПИТ = 10В на частоте 4 кГц. 3.2. Первый канал осциллографа подключить на вход схемы, чтобы вывести на экран сигнал напряжения генератора. Второй канал необходимо подключить к измерительному сопротивлению R1 = 1 Ом, с которого снимается сигнал тока в колебательном контуре. 3.3. Изменяя частоту генератора, добиться точного совпадения по фазе синусоид тока I и напряжения UПИТ. Регулируя осциллограф, выровнять максимально амплитуды обеих синусоид. Таким образом, в последовательном контуре получен резонанс напряжений. Записать в таблицу 1 значение резонансной частоты fРЕЗ = f0 (кГц), а также измерить и занести в таблицу значения тока I, падений напряжения на катушке UL, на конденсаторе UC, на резисторе UR100 и сдвига фаз между током и напряжением j0. Ток в контуре измеряется цифровым вольтметром на резисторе R1 равном 1 Ом, на пределе mV. Таблица 1
3.4. Уменьшить частоту генератора на 0,5 кГц по сравнению с резонансной частотой, поддерживая UПИТ равным 10 В. Произвести измерения аналогично п. 3.3 и заполнить верхнюю строку таблицы 1. 3.5. Увеличить частоту генератора на 0,5 кГц по сравнению с резонансной частотой. Повторить измерения, результаты занести в нижнюю строку таблицы 1. 3.6. Для измерения угла сдвига фаз необходимо на осциллографе с помощью регулировки добиться равенства амплитуд синусоид тока и напряжения. Изменяя длительность развертки по горизонтали («грубо» и «плавно») добиться, чтобы на экране осциллографа в шести клетках помещалась половина периода синусоиды. Тогда одной большой клетке экрана горизонтали будет соответствовать угол j0=1800/6 = 300. При этом каждая большая клетка имеет пять малых делений, следовательно, на каждое из них приходится 300/5=60. Посчитать сколько маленьких делений отделяет одну синусоиду от другой, а результат умножить на цену деления, т.е. 60. В результате при максимальном размахе амплитуд на экране при их симметричном положении относительно средней линии измеряется угол сдвига фаз. Необходимо учитывать знак угла j0 , указывающий опережение или отставание тока от питающего напряжения. 3.7. Рассчитать полное сопротивление цепи (контура) : UПИТ ZКОНТ = , Ом I 3.8. Активное сопротивление катушки рассчитывается из опыта резонансной частоты, когда полное сопротивление контура носит чисто активный характер и составляет: ZКОНТ = RКОНТ = R100 + R1 + RL , Ом 3.9. Индуктивное сопротивление катушки и индуктивность рассчитываются из следующих соотношений: UL ZL = XL = ZL2 – RL2 XL [Ом]= 2pf×L [Гн] I 3.10. Рассчитать емкость конденсатора из следующих соотношений: UC 1 XC = = , Ом I 2pf×C 3.11. Активная и индуктивная составляющая напряжения на катушке вычисляются из следующих соотношений: URL = I × RL UXL = I × XL , В Результаты вычислений для всех трех значений частот занести в таблицу 2. Таблица 2
3.12. Построить в масштабе векторные диаграммы напряжений для трех частот.
4. Контрольные вопросы. 4.1. Условия наступления резонанса в схеме последовательного соединения R, L, C. 4.2. По каким признакам можно установить наличие в цепи резонанса напряжений? 4.3. Какой характер сопротивления имеет контур: · при резонансе напряжений; · в случае f > fРЕЗ ; · в случае f < fРЕЗ. 4.4. Вывести формулу резонансной частоты из условия наступления резонанса.
|