Стислі теоретичні відомості
При резонансі струм і напруга співпадають за фазою, тобто j = 0 і повний опір кола дорівнює його активному опору
Ця рівність буде мати місце, коли X L = X C, тобто реактивний опір кола дорівнює 0: Х = X L – X C = 0, де X L = w L = 2 p fL і X C = 1/(w С) = 1/ (2 p fC), тобто: 2 p fL = 1/ (2 p fC). Звідки:
.
Отже, при XL = XC, а це може бути, коли частота підведеної напруги дорівнює частоті, що визначена останньою формулою, в колі виникає резонанс напруг.
З виразу закону Ома для послідовного кола 
випливає, що струм в колі при резонансі дорівнює напрузі, поділеній на активний опір I=U/R. Отже струм в колі може виявитись значно більшим за струм, який би мав бути при відсутності резонансу.
При резонансі напруга на індуктивності дорівнює напрузі на ємності
IX L = IX C = U L = U C.
При великих значеннях X L і X C відносно R ці напруги можуть в багато разів перевищувати напругу живлення. Підвищення напруги (перенапруга) на окремих ділянках кола, якщо воно заздалегідь не враховане, є небезпечним для цілісності ізоляції електричної установки.
Резонанс в колі при послідовному з’єднані споживачів має назву резонанс напруг.
Напруга на активному опорі при резонансі дорівнює напрузі, що прикладена до кола U R = IR = U.
Реактивна потужність при резонансі дорівнює нулю
Q = Q L – Q C = U L I – U C I = 0, оскільки U L = U C.
Повна потужність дорівнює активній потужності 
, оскільки Q = 0.
Коефіцієнт потужності дорівнює одиниці сos j = P/S = R/Z = 1.
|
|
|
Оскільки резонанс напруг виникає, коли індуктивний опір послідовного кола дорівнює ємнісному, а їх значення визначаються відповідно індуктивністю, ємністю кола і частотою живлення (X L = 2 p fL і X C = 1 / (2p fC)), то резонанс може бути досягнутий або шляхом підбору параметрів кола при заданій частоті живлення, або шляхом підбору частоти живлення при заданих параметрах кола.
В інтервалі частот f = 0 ¸ f рез навантаження має активно–ємнісний характер, струм випереджає за фазою напругу живлення. В інтервалі частот f = f рез ¸ ¥ навантаження має активно–індуктивний характер, струм відстає за фазою від напруги живлення. Найбільше значення напруги на ємності отримується при частоті трохи меншій за резонансну, а на індуктивності – на частоті трохи більшій за резонансну.
В ряді областей електротехніки резонанс напруг знаходить корисне застосування. Коливальні контури, наприклад, є обов’язковою частиною радіотехнічних пристроїв. Зокрема, настройка радіоприймача полягає в тому, щоб шляхом зміни ємності С або індуктивності L досягнути збігу частоти коливального контуру в приймачі з частотою генераторів радіостанції.
Хід роботи
1. Зібрати схему (на платі №2), представлену на рисунку нижче. Плату підключити до клем живлення «~ 0–250 B» та до клем трифазного живлення В і С.
|
|
|
2. На блоці живлення перемикач «–120 В ~250 B» встановити в положення «~250 B».
3. Після подачі напруги на схему встановити значення живлячої напруги U = 44 В за допомогою потенціометра на лицьовий панелі блоку живлення. Значення напруги контролювати вольтметром V2. Значення напруги Ubc = 220 В контролювати вольтметром V1.
Рисунок 8.1 – Схема послідовного з‘єднання активного опору, котушки та
конденсатора.
4. Записати значення струмів і напруг в схемі в таблицю 8.1 при підключені заданої кількості конденсаторів та котушки без осердя. За допомогою зміни положення осердя в котушці досягти резонансу напруг в схемі (максимуму струму) і записати показання всіх приладів в таблицю нижче. Показання ватметру необхідно помножити на 0,02.
Таблиця 8.1 – Таблиця вимірювань та розрахунків.
| U, В | UК, В | I, мА | U L, B | U С, B | Р, Вт | ||||||||||
| без резонансу | |||||||||||||||
| резонанс | |||||||||||||||
| R L, Ом | X L, Ом | L, Гн | X С, Ом | С, мкФ | ZK, Ом | Q, ВАр | cosφ | ||||||||
| без резонансу | |||||||||||||||
| резонанс | |||||||||||||||
5. Розрахувати та занести в таблицю 8.1
|
|
|
· значення активного опору котушки
.
· значення індуктивного опору котушки
, 
.
· значення індуктивності котушки
, де f – частота напруги 50 Гц.
· значення ємнісного опору конденсатора
.
· значення ємності конденсатора
, де f – частота напруги 50 Гц.
· значення повного опору кола схеми
.
· значення коефіцієнта потужності схеми
, 
.
· значення реактивної потужності схеми
.
6. Перевірити основні співвідношення резонансу напруг:
7. Побудувати в масштабі векторну діаграму струму та напруг для випадку резонансу напруг.
8. Протокол повинен містити назву, мету роботи, перелік та метрологічні параметри приладів, схему на рис. 8.1, таблицю 8.1, розрахункові формули та результати, векторну діаграму, висновок про виконання закону Ома та другого закону Кирхгофа на підставі побудови векторної діаграми та порівняння значень cosφ, ZК та Q, обчислених за двома виразами. Звернути увагу на виконання основних співвідношень при резонансі напруг.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 20; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!