Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
В состоянии резонанса угол сдвига фаз
|
|
.
В линейной электрической цепи режим резонанса можно получить путем изменения частоты f питающего напряжения u(t) или величин параметров элементов L и С; а в разветвлённой цепи, еще и сопротивления R. В данной работе исследуют контур с последовательным соединением элементов R, L и С (рис. 6.1).
Рис. 1. Принципиальная схема цепи
На частоте резонанса 
эквивалентное реактивное сопротивление
,
откуда
; 
.
Величина
имеет размерность сопротивления и носит название характеристического (волнового) сопротивления контура.
Резонансные свойства контура на частоте резонанса характеризует добротность
.
При резонансе напряжение на входе контура 
.Добротность 
показывает, во сколько раз напряжения на реактивных элементах 
отличается от напряжения U. Если 
, то напряжение на реактивных элементах превышает напряжение на входе контура U, поэтому такой резонанс называют резонансом напряжений.
Ток при резонансе достигает наибольшего значения
.
Зависимости XL(f); XС(f); Х(f) = XL (f)-XС(f);
называются частотными характеристиками цепи (контура). Пример частотных характеристик приведен на рис. 2.
Рис. 2. Частотные характеристики: 1 - XL(f); 2 - XС(f); 3 - Х(f) = XL (f)-XС(f).
Зависимость 
называется фазочастотной характеристикой (ФЧХ)цепи (контура).
Зависимости от частоты амплитудных или действующих значений тока I(f) и напряжений UR(f), UL(f), UC(f) называются амплитудно-частными характеристиками (АЧХ). Пример АЧХ приведен на рис. 3.
Рис. 3. Амплитудно-частотная характеристика.
Диапазон частот, при которых выполняется отношение
,
называется полосой пропускания. Записанное выше отношение выполняется точно на частотах f1 и f2, где |Х(f)| = R. На частоте f1 меньшей f0 угол сдвига фаз 
, на частоте f2 большей f0 угол сдвига фаз 
. Частоты f1 и f2 называются нижней и верхнейграничной частотой полосы пропускания.
Полоса пропускания характеризует избирательные частотные свойства контура
.
Выполнение условий и позволяют экспериментально определить граничные частоты, поэтому полосу пропускания можно определить по фазочастотной характеристике. Значения граничных частот определяются выражением
.
Содержание и порядок выполнения работы
Схема исследуемой электрической цепи представлена на рис. 1П. Источником синусоидального напряжения является модуль ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. В работе используют измерительные приборы из блоков ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ и МОДУЛЬ МУЛЬТИМЕТРОВ.
Пассивные элементы электрической схемы выбирают из блока МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. Активное сопротивление RK катушки измеряют мультиметром. Рекомендуемые величины индуктивности катушки и емкости конденсатора представлены в табл. 6.1.
Таблица 6.1
| Вариант | ||||||||||
| L, мГн | ||||||||||
| C, мкФ | 6, 8 | 6, 8 | 4, 7 | 4, 7 | 3, 3 |
Рис. 1П. Функциональная схема цепи
· Установить заданные преподавателем величины индуктивности L катушки и емкости С конденсатора. Измерить мультиметром активное сопротивление RK катушки. Для измерения активного сопротивления RK катушки нужно установить в МОДУЛЕ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ выбранное значение индуктивности, переключить мультиметр в режим измерения сопротивления (W) и подключить его провода к катушке. Записать эти значения в протокол измерений. После измерения сопротивления переключить мультиметр в режим измерения переменного напряжения.
· Собрать электрическую цепь по функциональной схеме, приведенной на рис. 1П. Тумблер SA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ установить в положе 
ние I2. Для измерения действующих значений напряжений Uк и Uс включить мультиметры PP (в режиме измерения переменного напряжения).
· Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя. До проверки преподавателем включать цепь категорически ЗАПРЕЩАЕТСЯ.
· Выполнить предварительные расчеты, указанные в протоколе измерений.
· Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ и тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Переключатель Форма установить в положение ~.
· Регулятором Амплитуда установить величину действующего значения напряжения U= 5...7 В. Напряжение U поддерживать в работе неизменным. Регулятором Частота установить на выходе модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР частоту f0 (при определении частоты генератора показания частотомера не нужно умножать на множитель диапазона). Убедиться, что угол 
(при этом можно подстроить частоту).
· Измерить на частоте f0 действующие значения тока i; напряжений и, и к, ис; активную мощность Р и угол 
. Измеренные значения занести в табл. 1П.
· Уменьшая частоту, определить частоту f1 — нижнюю граничную частоту полосы пропускания. На этой частоте 
.
· Измерить на частоте f1 действующее значение тока i; напряжений и, и к, ис; активную мощность Р и угол . Измеренные значения занести в табл. 1П.
· Увеличивая частоту, определить частоту f2 - верхнюю граничную частоту полосы пропускания. На этой частоте 
.
· Измерить на частоте f2 действующее значение тока i; напряжений и, и к, ис; активную мощность Р и угол . Измеренные значения занести в табл. 1П.
· Изменяя частоту, заполнить остальные строки в табл. 1П.
· Выполнить предварительные расчеты, указанные в протоколе измерений.
· Протокол измерений утвердить у преподавателя.
· Выключить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР и автоматический выключатель QF модуля питания. Разобрать цепь, прибрать рабочее место.