ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
"Российский университет транспорта (МИИТ)"
| |
Кафедра "Автоматика, телемеханика и связь на транспорте"
Отчет по
лабораторной работе по теории линий электрических цепей № 4
Тема:
«Резонанс напряжения»
Выполнил:
Студент
Гр. ТСТ-212
Джаубаева Н.Д.
Проверила:
Балакина Е.П.
| |
МОСКВА-2020
Отчёт
Цель работы: исследование резонансных явлений в электрических цепях.
Задание и методика выполнения работы:
Задание 1.
Исследовать электрическую схему (табл.1).
Собрать исследуемую схему (рис.1) в приложении Multisim и измерить ток и напряжения всех приборов.
1. Измерить резонансную частоту f0:
· получить максимальное значение тока в цепи, изменяя частоту источника;
· зафиксировать значения тока и напряжений при частотах, когда незначительно уменьшится
электрический ток при уменьшении или увеличении частоты, но близкой к резонансной частоте;
· проверить равенство напряжений на индуктивности и конденсаторе UL = UC при максимальном значении тока в цепи.
2. Измерить граничные частоты f1 и f2 при электрическом токе Imax / 2 . Рассчитать полосу пропускания Δf = f2 – f1 .
3. Ступенчато изменяя частоту f, найти максимальные значения:
· напряжения на индуктивности UL,max;
· напряжения на конденсаторе UC, max.
4. Измерить ток I и напряжения UR, UL, UC дополнительно при частотах 10 Гц, 10 кГц, 100 кГц. Построить амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) тока и напряжений.
5. Определить добротность Q = UL0 / E.
6 вариант задания
| Индуктивность L, мГн | Емкость С, мкФ | Резистор R, Ом |
| 51,2 | 0,011 | 1800 |
6. Расчетные и экспериментальные данные поместить в форму табл.2.
| Параметр | f=100 Гц | f=1 кГц | fc | f1 | f0 | f2 | fL | f=100 кГц | |
| XL | Расч | 32,17 | 321,699 | 1743,096 | 1441,212 | 2157,44 | 3233,076 | 2670,275 | 32169,909 |
| XL | Эксп | 32,17 | 321,699 | 1743,096 | 1441,212 | 2157,44 | 3233,076 | 2670,275 | 32169,909 |
| XC | Расч | 144686,312 | 14468,631 | 2670,2748 | 3229,605 | 2157,44 | 1439,665 | 1743,096 | 144,686 |
| XC | Эксп | 144686,312 | 14468,631 | 2670,2748 | 3229,605 | 2157,44 | 1439,665 | 1743,096 | 144,686 |
| R | Расч | 1800 | 1800 | 1800 | 1800 | 1800 | 1800 | 1800 | 1800 |
| Z | Расч | 1800-144654,14i | 1800-14146,93i | 1800-927,179i | 1800-1819,817i | 1800+0i | 1800+1793.41i | 1800+927,179i | 1800+32025,22i |
| UL | Расч | 8.01*10-3 | 8.12*10-1 | 4,748*101 | 2,045*101 | 4,32*101 | 4,58*101 | 4,748*101 | 3,61*101 |
| UL | Эксп | 8.01*10-3*sin(wt+179.29i) | 8.12*10-1*sin(wt+172.75i) | 4,748*101*sin(wt+62,69i) | 2,045*101*sin(wt+134,81i) | 4,32*101*sin(wt+89,93i) | 4,58*101*sin(wt+45,11i) | 4,748*101*sin(wt+62,69i) | 3,61*101*sin(wt+3,22i) |
| UC | Расч | 3,6*101 | 3.65*101 | 47,47 | 4,582*101 | 4,313*101 | 2,04*101 | 3,0961*101 | 1,624*10-1 |
| UC | Эксп | 3,6*101*sin(wt-0,71i) | 3.65*101*sin(wt-7.25i) | 3,096*101*sin(wt-117,31i) | 4,582*101*sin(wt-45,19i) | 4,313*101*sin(wt-90,07i) | 2,04*101*sin(wt-134,89i) | 3,0961*101*sin(wt-117,31i) | 1,624*10-1*sin(wt-176,78i) |
| UR | Расч | 4,48*10-1 | 4,54 | 3,2*101 | 2,554*101 | 3,6*101 | 2,55*101 | 3,1988*101 | 2.02 |
| UR | Эксп | 4,48*10-1*sin(wt+89,29i) | 4,54*sin(wt+82.75i) | 3,2*101*sin(wt-27,31i) | 2,554*101*sin(wt+44,81i) | 3,6*101*sin(wt+89,93i) | 2,55*101*sin(wt-44,89i) | 3,1988*101*sin(wt-27,31i) | 2.02*sin(wt-86.78i) |
| I | Расч | 2.49*10-4 | 2.52*10-3 | 1,77*10-2 | 1,42*10-2 | 2*10-2 | 1,42*10-2 | 1,77*10-2 | 1,122*10-3 |
| I | Эксп | 2.49*10-4*sin(wt+89,29i) | 2.52*10-3*sin(wt+82.75i) | 1,77*10-2*sin(wt-27,31i) | 1,42*10-2*sin(wt+44,81i) | 2*10-2*sin(wt-0,07i) | 1,42*10-2*sin(wt-44,89i) | 1,77*10-2*sin(wt-27,31i) | 1,122*10-3*sin(wt-86,78i) |
| φ | Расч | -1,558 | -1,444 | -0,4747 | -0,782 | 0,00 | 0,784 | 0,4766 | 1,515 |
| φ | Эксп | -1,558 | -1,444 | -0,4747 | -0,782 | 0,00 | 0,784 | 0,4766 | 1,515 |
| ω/ω0 | Расч | 0,00149 | 0,149 | 0,808 | 0,668 | 1 | 1,498 | 1,238 | 14,904 |
Задание 2. Рассчитать параметры схемы.
1. Рассчитать частоту f0 резонанса напряжения.
2. Рассчитать частоту fL, при которой возникает максимальное напряжение на индуктивности.
3. Рассчитать частоту fС, при которой возникает максимальное напряжение на емкости.
4. Рассчитать максимальное значение тока Imax при резонансной частоте.
5. Рассчитать напряжение на индуктивности UL и на емкости UC при резонансной частоте.
6. Построить векторную диаграмму токов и напряжений при резонансной частоте.
7. Определить добротность колебательного контура.
8. Рассчитать граничные частоты w1 и w2. Определить полосу пропускания частот.
9. Рассчитать ФЧХ.
10. Рассчитать АЧХ:
· электрического тока I(w);
· напряжения на резисторе UR = I(w)×R;
· напряжения на индуктивности UL и емкости UC.
11. Построить графики АЧХ (всех параметров) и ФЧХ.
При резонансной частоте f0
FL
Fc
АЧХ φ=f(f)
