Последовательность выполнения работы.

1.

Собрать на лабораторном стенде схему исследуемой цепи (рисунок 25).

2. Поставив переключатель S в положение 1, измерить значения тока, напряжения и активной мощности на отдельных участках (катушке индуктивности и резисторе) и для всей цепи в целом.

3. Поставив переключатель S в положение 2, измерить значения тока, напряжения и активной мощности на отдельных участках (конденсаторе и резисторе) и для всей цепи в целом.

4. Результаты измерений занести в таблицу 2.

Таблица 2.

№ цепи	Участок эл. цепи	Измерено	Вычислено
I [A]	U [B]	P [Вт]	cos φ	φ	Z [Ом]	R [Ом]	X [Ом]	Q [ВАр]	S [BA]
	с резистором
с катушкой индуктивности
вся цепь
	с резистором
с конденсатором
вся цепь

5. Вычислить значения величин, указанных в таблице 2.

6. Построить в масштабах векторные диаграммы для каждой из исследованных электрических цепей.

7. Приступить к оформлению отчёта по лабораторной работе.

Содержание отчёта.

1. Схема исследуемой электрической цепи (рисунок 25).

2. Таблица измеренных и рассчитанных величин (таблица 2).

3. Количественные векторные диаграммы для двух исследованных электрических цепей.

Контрольные вопросы.

1. Назовите параметры, характеризующие пассивный участок цепи переменного тока.

2. Объясните наличие у катушки индуктивности активного сопротивления. Объясните физический смысл индуктивного сопротивления.

3. Объясните особенности энергетических процессов в цепях переменного тока.

4. Назовите четыре понятия мощности, применяемые при анализе энергетических процессов в цепях переменного тока.

5. Как экспериментально можно определить параметры участка цепи?

6. Объясните порядок построения векторных диаграмм для цепей с последовательным соединением элементов.

Литература [1, 4]

Рис. 22.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1.2.

Тема: Резонанс в неразветвлённой цепи переменного тока.

Цель: Экспериментальное исследование неразветвлённой цепи переменного тока с последовательным соединением индуктивного и ёмкостного элементов и практическое достижение в ней резонанса напряжений.

Основные сведения.

Электрическим резонансом называют состояние участка электрической цепи переменного тока, содержащей индуктивные и ёмкостные элементы, при котором напряжение на его зажимах и ток в нём совпадают по фазе. То есть основным признаком резонанса в электрических цепях является равенство нулю разности фаз (угла сдвига фаз) напряжения и тока:

,

где - начальные фазы напряжения и тока на входе цепи соответственно.

Резонанс в цепи с последовательным соединением элементов, параметры которых R, L и C называют резонансом напряжений. Активное сопротивление R, показанное на схеме (рисунок 26) отдельно, может быть как сопротивлением резистора, так и сопротивлением проводов катушки индуктивности. Основной признак резонанса , в этой цепи будет наблюдаться при равенстве реактивного сопротивления нулю , т.е. условием резонанса напряжений является равенство , или .

Состояния резонанса напряжений можно достичь изменением частоты f питающего напряжения (тока), индуктивности L или ёмкости C, что следует из условия резонанса напряжений.

Резонансными кривыми называют зависимости тока I и напряжений U_L и U_C от частоты f. Из формы этих кривых (рисунок 27) видно, что одинаковые максимальные значения напряжения на конденсаторе и катушке индуктивности принимают при разных частотах, не совпадающих с резонансной.

Режиму резонанса напряжений характерны следующие признаки:

· Полное сопротивление цепи, т.е. цепь имеет активный характер.

· Цепь потребляет активную мощность, которая (при равенстве реактивных мощностей ) также максимальна.

· Коэффициент мощности, поскольку в состоянии резонанса угол сдвига фаз между напряжением и током равен нулю:.

· Ток в цепи согласно закону Ома, принимает максимальное значение.

· Реактивная составляющая напряжения на катушке индуктивности равна напряжению на конденсаторе. Активная составляющая напряжения равна напряжению на зажимах участка, причём, если , напряжения на реактивных элементах цепи значительно (в разы) превышают значение приложенного напряжения , что иллюстрирует векторная диаграмма на рисунке 28.

Из изложенного выше следует, что резонанс напряжений в электроэнергетических устройствах – явление нежелательное из-за скачков тока и напряжений на отдельных участках цепи опасных как для самих устройств (перегрев проводников и пробой изоляции), так и для обслуживающего их персонала. Однако, несмотря на это резонанс напряжений широко используется во многих областях техники (измерительной и радиотехнике, связи, автоматике и др.).