Отчет по лабораторной работе №4 «Исследование резонанса напряжений»



Дата16.11.2018
Размер314 Kb.
Название файлаТОЭ лаб1.doc
Учебное заведениеТомский Государственный Университет
ТипОтчет




Министерство образования и науки РФ

Томский Государственный Университет Систем Управления и Радиоэлектроники

(ТУСУР)
Кафедра ТОЭ
Отчет по лабораторной работе №4
«Исследование резонанса напряжений»

Выполнили:

студенты гр.420-1 Пичуева И.С

Демидова Ю.В

Проверил:

Коваленко В.Е.______

2012
ВВЕДЕНИЕ
Целью данной лабораторной работы является изучение физического смысла и условий наступления резонанса в последовательном RLС контуре, исследование в СМ МАРС поведения электрических переменных в резонансной и околорезонансной зоне при изменении параметров контура и анализ поведения этих же переменных в зависимости от частоты в зоне резонанса.

1 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Резонанс в последовательном контуре наступает при условии



Из этого условия можно сделать вывод, что резонанса в контуре можно достичь двумя способами:


1: Изменение и нахождение определенной резонансной частоты при постоянных параметрах цепи;
2: Изменение и нахождение определенных параметров L и C при постоянной ;

В этих двух случаях достигается резонанс.


Для подтверждения первого пункта проводим эксперимент на установке показанной на рисунке 1.1
Изменяя частоту при постоянных параметрах цепи (C,L) , мы находим такое Wo , при котором амплитуда напряжения достигает максимального значения (максимум на осциллографе).

Рисунок 1.1 Схема эксперимента для нахождения резонансной частоты

где:

R_VAR1-активное сопротивление;



L1-индуктивность;

C1-емкость;

Ч- частотный настройщик (генератор);
Для подтверждения пункта второго строится цепь показанная на рисунке 1.2

Рисунок 1.2 Схема для вычислительного эксперимента


Признаком резонанса является также отсутствие реактивного сопротивления, т.е угол между U и I должен быть равен = 0. Прибор F предназначен для определения между U и I.На данной установке (рис. 1.2 ) устанавливаем резонансную частоту Wo , при которой сопротивление Xс на конденсаторе равно по модулю сопротивлению на индуктивности Xl и противоположно по знаку, т.е. =0.Это должен зафиксировать прибор F.Затем изменяем емкость конденсатора и фиксируем параметры цепи.




Номер варианта

С

L

R

Ф

Гн

Ом

4

0.0005

0.04

4

Таблица. 2.1 Значение начальных параметров цепи



2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Значение резонансной частоты:



(2.1)
Угол сдвига фаз между напряжением и током на входе цепи:

(2.2)

Значение тока установившегося при резонансе:



(2.3)

Значение сопротивления на индуктивности:



= (2.4)
Значение сопротивления на емкости:

(2.5)

Значение добротности контура:



(2.6)
Характеристическое волновое сопротивление:

(2.7)
Величина затухания:

(2.8)

(2.9)
Полное сопротивление цепи Z:

(2.10)

Напряжения UC0 и UL0:



(2.11)

Полоса пропускания:

П=ω0/Q (2.12)
Мощность:

Р=UI (2.13)

Падение напряжения на резисторе

U=I*R (2.14)

3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ

Находим резонансную частоту для данного контура по формуле (2.1):

f0 =(Гц)

= 223,607 с-1

Найдем сопротивления на индуктивности и на емкости по формулам (2.4) и (2.5):

(Ом)

(Ом)

Находим ток в цепи I по формуле (2.3):



-

Находим напряжения на индуктивности и емкости по формуле (2.11):



Найдем значение добротности по формуле (2.6):

Q=223,6*0,04/4= 2,236

Найдем значение полосы пропускания по формуле(2.12):

П=223,6*2,236=499,96 Рад/с

Найдем значение волнового сопротивления по формуле(2.7):

ρ= =8,944 Ом

Находим значение мощности по формуле (2.13):




Экспериментальные данные, которые были установлены в ходе эксперимента показаны в таблице 3.1





U=10

ωр

fр

Uc

Up

П

ρ

Q

B

Рад/с

кГц

В

А

Рад/с

Ом




Предварительный расчет

223,6

35,588

15,81

7,07

499,96

8,944

2,236

Вычислительный эксперемент

222

31,86

17,308












Таблица 3.1 Экспериментальные данные

Токи в цепи и напряжения на ее элементах для режимов представлены в таблице 3.2 


Данные анализа на ПЭВМ

Параметр С

U

I,мА

φ

UL

UC

Режим

Значение




7,07

207

-0,07

1,479

11,583

C1

C1=0.00005




 7,07

2515

0

23,373

23,373

C2=Cрез

C2=0.0005




 7,07

1124

0,5

11,583

1,479

C3>Cрез

C3= 0.005




Таблица 3.2 Режимы расчетов

Найдем сопротивления на индуктивности и на емкости по формулам (2.4) и (2.5):

(Ом)

(Ом)

Находим ток в цепи I по формуле (2.3):


Находим напряжения на индуктивности и емкости по формуле (2.11):



Результаты приведенных выше расчетов занесем в таблицу 3.3



U

ω0

R

XL0

XC0

Z0

I0

UL0

UC0

Q

В

рад/c

Ом

Ом

Ом

Ом

А

В

В




7,07

223,6

4

8,944

8,944

4

1,768

15,81

15,81

2,236

Таблица 3.2 Результаты расчета

Для заполнения таблицы 3.4 проведем расчеты по уже имеющимся формулам

Значения для C1:

Находим значения Xc (формула 2.5):



Ом

Находим значения (формула2.4):



Ом

Находим значение общего сопротивления цепи (формула 2.10):



Ом

Находим силу тока в цепи (формула 2.3):



А

Находим падение напряжения на индуктивности(формула2.11):

UL=89,44*0.087=7,84 В

Находим падение напряжения резисторе (формула2.14):

UR=0.087*4=0.35 В

Находим мощность источника(формула 2.13):

P=7.07*0.087=0.615 Вт

Находим фазу между током и напряжением (формула3.2):



о

Находим те же величины для С3:

Находим значения Xc (формула 2.5):

Ом

Находим значения (формула2.4):



Ом

Находим значение общего сопротивления цепи (формула 2.10):



Ом

Находим силу тока в цепи (формула 2.3):



А

Находим падение напряжения на индуктивности(формула2.11):

UL=0,89*0.785=0,698 В

Находим падение напряжения резисторе (формула2.14):

UR=0.785*4=3,142 В

Находим мощность источника(формула 2.13):

P=7.07*0.785=5,54 Вт

Находим фазу между током и напряжением (формула3.2):



о

Режим

U

I

C

XС

XL

Z

UL

UR

P

φ =atg(X/R)

В

А

Ф

Ом

Ом

Ом

В

В

Вт

φ

C1

  4

0.087

0,00005

89,44

  8,944

  80,6

  7,84

  0,35

  0,615

87,15

C2

  4

1,768

0,0005

8,68

8,944 

  4

  15,81

  4

4,2

  0,004

C3

4

0.785

0,005

0,89

8,944

9

  0,698

  3,142

5,54

63,5

Таблица 3.4 Результаты расчета

В таблице 4.4 дана зависимость падения напряжений на элементах цепи,фазы,тока от частоты.



ω

UL

UC

UR

φ

I

Рад/с

B

В

В

Градусы

мА

100

1,715

8,575

1,567

-76

0,43

200

12,649

15,811

4,311

-26,5

1,581

500

8,575

1,715

3,162

76

0,4

1000

7,402

0,37

1,265

84

0,185

1500

7,215

0,16

0,813

86

0,012

2000

7,115

0,894

0,599

87

0,894

2500

7,112

0,57

0,417

87,6

0,712

3000

7,107

0,395

0,395

88

0,592

4000

7,091

0,221

0,295

88,5

0,443

Таблица 4.4

На основани даных таблицы 4.4 можно построить графики зависимости I=f(w), UC=f(w) ,UL=f(w)

UR=f(w), φ=f(w) C0











Контрольные вопросы



1. В чем причина наступления резонанса напряжений, и каковы характеризующие его соотношения?

Ответ: Если подобрать элементы L и C таким образом, чтобы их сопротивления стали равными (XL=XC), то индуктивное сопротивление станет равно нулю и общее сопротивление станет минимальным, а следовательно ток будет максимален. При резонансе UL=UC, XL=XC>>R, I=E/R, ω0=(LC)1/2 – резонансная частота.


2. Как можно управлять резонансом?

Ответ: Изменять частоту при неизменных параметрах или изменять параметры L и C при частоте = const.
3. Какие режимы анализа необходимо использовать для получения временных и частотных характеристик?

Ответ: Для получения частотных характеристик необходимо установить зависимоть напряжения на резисторе от частоты W Ur=.Для получения временных характеристик необходимо установить зависимость Ur ,Ul , Uc,I от времени при W=const.

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©genew.ru 2020
обратиться к администрации

    Главная страница
Контрольная работа
Курсовая работа
Лабораторная работа
Рабочая программа
Методические указания
Практическая работа
Методические рекомендации
Теоретические основы
Пояснительная записка
Общая характеристика
Учебное пособие
История развития
Общие сведения
Физическая культура
Теоретические аспекты
Практическое задание
Федеральное государственное
Техническое задание
Направление подготовки
Теоретическая часть
Самостоятельная работа
Образовательная программа
Общие положения
Дипломная работа
Методическая разработка
государственное бюджетное
квалификационная работа
Выпускная квалификационная
Технологическая карта
Техническое обслуживание
Решение задач
учебная программа
Методическое пособие
История возникновения
Общие требования
Рабочая учебная
Краткая характеристика
Исследовательская работа
Общая часть
История создания
Метрология стандартизация
Основная часть
Рабочая тетрадь
Техническая эксплуатация
Название дисциплины
Современное состояние
Государственное регулирование
Внеклассное мероприятие
Организация работы
Математическое моделирование
Экономическая теория