МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
Звіт
з лабораторної роботи № 3
з дисципліни:" Теорія електричних кіл "
на тему:
"Дослідження резонансних явищ в лінійному електричному колі з послідовним сполученням елементів."
Львів – 2012
1.Мета роботи
Дослідження явища резонансу в лінійному електричному колі з послідовним сполученням елементів; зняття резонансних кривих при зміні параметрів елементів кола та при зміні, частоти джерела.
2. Послідовність виконання роботи:
2.1. Ознайомитися з обладнанням лабораторного стенда, яке використовується в лабораторній роботі, зокрема з генератором сигналів і магазином ємностей та індуктивностей.
2.2. Скласти коло для визначення параметрів індуктивної котушки (рис. І.а). Значення індуктивності задає викладач в межах L = 3...20 мГн.
2.3. Встановити режим кола (за вказівкою викладача f = 400...600 Гц, и = 2...6 В). Покази приладів записати в табл. 2. Обчислити параметри індуктивної котушки.
2.4. Обчислити резонансну ємність на заданій частоті, Срез = =.......мкФ.
2.5. Підтримуючи вхідну напругу сталою, зняти резонансні криві при зміні частоти кола I(f). UL(f), Uc(f), φ (f), всього 10... 12 точок. Результати записати в табл. 3.
3. Схеми електричних кіл для проведення експерементів
Рис.1
4. Таблиці для запису вимірювальних та обчислених даних
Таблиця 1. Визначення параметрів індуктивної котушки
Результати вимірювань
Результати обчислень
U
I
φ
f
Z
R
X
L
В
А
Град.
Гц
Ом
Ом
Ом
Гн
10,7
0,168
65
450
63,69
26,91
57,72
0,0204
Викладач задав наступну частоту:f = 450 Гц
Провівши результати вимірювання я обчислив параметри індуктивної котушки за наступними формулами:
Z = U / I = 10,7 / 0,168 = 63,69 Ом -
R = Z cos(φ) = 63,69 * 0,422 = 26.91 Ом
X = Z sin(65°) = 63.69 * 0.9 = 57.72 Ом L = X / (2 Pi * f) = 57.72 / (2Pi * 450) = 57.72 / 2826 = 0.0204 Гн
Згідно пункту 2,4 щодо послідовності виконання роботи я обчислюю Срез :
Срез = 1 / ( 2Pi*f*X) = 1 / (2826* 57.72) = 6.13 * 10-6 Ф = 6,13 мкФ.
В резонансному режимі струм і напруга кола збігаються за фазою:X = wL – 1 / wC = 0
Таким чином, ми досягнули резонансу змінивши ємність кола на Срез
Обчисливши значення Срез, я підключив(послідовно) до кола конденсатор з ємністю 6 мкФ Рис 1б. і змінюючи значення частоти зняв з приладів вимірювання наступні параметри
U,I,φ,Uкот,φкот,Uc
Реактивну потужність обчислюємо за наступною формулою: Q = X*I2
Таблиця 2. Резонансні криві при зміні частоти джерел
Результати вимірювань
Обчислення
№
U
I
φ
Uкот
φкот
Uc
f
UL
P
Q
В
А
Град
В
Град
В
Гц
В
Вт
вар
1
100
2
150
3
10,6
0,106
-88
4,4
41
13,0
200
2.014
0,039
0,648
4
10,5
0,133
-79
5,9
47
14,1
250
2.527
0,266
1,021
5
10,4
0,18
-67
9
56
16,16
300
3.42
0,731
1,870
6
10,1
0,254
-53
13,5
63
19,9
350
4.826
1,543
3,723
7
9,8
0,34
40
20,3
70
23,4
400
6.46
2,552
6,672
8
9,4
0,41
0,7
24,9
71
24,9
450
7.79
3,853
9,702
9
-
-
-
-
-
-
500
-
-
-
10
10
0,3
42
22,6
67
14,5
550
5.7
2,229
5,194
11
10,2
0,24
52
20,4
68
10,8
600
4.56
1,507
3,324
12
700
13
800
14
1000
Хвильовий опір кола та добротність кола.
ρ = sqrt(L/C) = 0,00332 Ом ; Q = XL/R = 57,72/26,91 = 2,145
Провівши необхідні вимірювання я визначив величину P – активну потужність у колі змінного струму за наступною формулою:
P = U*I*cos(φ)
UL – напруга на котушці, яка визначається за наступною формулою:UL = X * I;
Для кращого розуміння матеріалу, я вирішив, взяти з вікіпедії означення добротності кола:Добротність (англ. quality factor, нім. Qualität f) – у загальному випадку – характеристика резонансних властивостей системи. Відношення амплітуди коливань системи при резонансі до амплітуди коливань далеко від нього. На практиці найчастіше вимірюють добротність котушок індуктивності, конденсаторів, коливальних контурів тощо.
Добротність котушки індуктивності – це величина, яка визначається відношенням між активним і реактивним опором котушки.