Резонанс в электрической цепи синусоидального тока"
Исследование явления резонанса при последовательном и параллельном соединении элементов. Исследование последовательного колебательного контура при изменении емкости конденсатора. Резонанс токов подбором емкости конденсатора C при параллельном соединении.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.04.2023 |
| Размер файла | 4,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
"Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева" Кафедра процессов и аппаратов химической технологии
Лабораторная работа № 3
"Резонанс в электрической цепи синусоидального тока"
Выполнили:
Махонина А.А.
Солдатова А.В.
Черевко С.Э.
Группа ПР-30
Проверила: Беляева Ю.А.
Москва 2021
Часть 1. Резонанс напряжений подбором емкости конденсатора C при последовательном соединении элементов R, L, C
Цель работы: Исследование явления резонанса при последовательном и параллельном соединении элементов R, L, C двумя методами:
1. Экспериментальный - имитационное моделирование в среде MultiSim.
2. Расчетный - математическое моделирование в любой среде, например: приложения MathCad, Excel и другие, включая расчет на калькуляторе.
Рисунок 1. Схема электрической цепи в MultiSim
Таблица 3.2. Исследование в MultiSim последовательного колебательного контура при изменении емкости конденсатора С
|
№ п/п |
Установить |
Измерить |
|||||||
|
С |
С |
I |
P |
UR |
UL |
UC |
ULC |
||
|
мкФ |
мкФ |
А |
Вт |
В |
В |
В |
В |
||
|
1 |
0,2*СРН |
57,894 |
4,765 |
318,000 |
66,707 |
52,392 |
261,976 |
209,584 |
|
|
2 |
0,4*СРН |
115,788 |
10,166 |
1447,000 |
142,323 |
111,780 |
279,469 |
167,689 |
|
|
3 |
0,6*СРН |
172,682 |
13,873 |
2696,000 |
194,222 |
152,543 |
255,725 |
103,183 |
|
|
4 |
0,8*СРН |
231,576 |
15,416 |
3328,000 |
215,818 |
169,489 |
211,892 |
42,389 |
|
|
5 |
СРН |
289,469 |
15,710 |
3457,000 |
219,943 |
172,743 |
172,743 |
0,000 |
|
|
6 |
1,2*СРН |
347,364 |
15,577 |
3400,000 |
218,072 |
171,274 |
142,737 |
28,536 |
|
|
7 |
1,4*СРН |
405,258 |
15,329 |
3292,000 |
214,606 |
168,551 |
120,398 |
48,163 |
|
|
8 |
1,6*СРН |
463,152 |
15,070 |
3180,000 |
210,985 |
165,707 |
103,574 |
62,134 |
|
|
9 |
1,8*СРН |
521,048 |
14,833 |
3081,000 |
297,656 |
163,093 |
90,609 |
72,503 |
|
|
10 |
CНом |
155,000 |
12,982 |
2360,000 |
181,742 |
142,740 |
266,591 |
123,851 |
|
|
№ п/п |
Установить |
Вычислить |
|||||||
|
С |
С |
XL |
XC |
Z |
S |
Q |
cosц |
||
|
мкФ |
мкФ |
Ом |
Ом |
Ом |
BA |
BАр |
|
||
|
1 |
0,2*СРН |
57,894 |
10.996 |
54,982 |
46.16 |
1049,000 |
-999.135 |
0.303 |
|
|
2 |
0,4*СРН |
115,788 |
10.996 |
27,491 |
21.635 |
2237,000 |
-1706,000 |
0.647 |
|
|
3 |
0,6*СРН |
172,682 |
10.996 |
18,433 |
15.853 |
3053,000 |
-1432,000 |
0.883 |
|
|
4 |
0,8*СРН |
231,576 |
10.996 |
13,745 |
14.267 |
3392,000 |
-653,809 |
0.981 |
|
|
5 |
СРН |
289,469 |
10.996 |
10,996 |
14,000 |
3457,000 |
0 |
1,000 |
|
|
6 |
1,2*СРН |
347,364 |
10.996 |
9,164 |
14.119 |
3428,000 |
444.774 |
0.992 |
|
|
7 |
1,4*СРН |
405,258 |
10.996 |
7,855 |
14.348 |
3373,000 |
738.479 |
0.976 |
|
|
8 |
1,6*СРН |
463,152 |
10.996 |
6,873 |
14.594 |
3316,000 |
936.852 |
0.959 |
|
|
9 |
1,8*СРН |
521,048 |
10.996 |
6,109 |
14.828 |
3264,000 |
1.076 |
0.944 |
|
|
10 |
CНом |
155,000 |
10.996 |
20.536 |
16.942 |
2857,000 |
-1609,000 |
0.826 |
Часть 2. Резонанс токов подбором емкости конденсатора C при параллельном соединении элементов R, L, C
Цель работы: Исследование явления резонанса при последовательном и параллельном соединении элементов R, L, C двумя методами:
1. Экспериментальный - имитационное моделирование в среде MultiSim. конденсатор резонанс контур
2. Расчетный - математическое моделирование в любой среде, например: приложения MathCad, Excel и другие, включая расчет на калькуляторе.
Рисунок 10. Имитация цепи в MultiSim.
Таблица 3.5. Исследование в MultiSim последовательного колебательного контура при изменении емкости конденсатора С.
|
№ п/п |
Установить |
Измерить |
|||||||
|
С |
С |
P |
I |
IR |
IL |
IC |
ILC |
||
|
мкФ |
мкФ |
Вт |
А |
А |
А |
А |
А |
||
|
1 |
0,2*СРН |
59,6 |
1182 |
17,157 |
3,384 |
20,502 |
4,117 |
16,416 |
|
|
2 |
0,4*СРН |
119,2 |
1234 |
13,424 |
3,384 |
20,503 |
8,23 |
12,387 |
|
|
3 |
0,6*СРН |
178,8 |
1319 |
10,07 |
3,384 |
20,502 |
12,334 |
8,505 |
|
|
4 |
0,8*СРН |
238,4 |
1436 |
7,667 |
3,385 |
20,502 |
16,426 |
5,108 |
|
|
5 |
СРН |
298 |
1586 |
7,205 |
3,384 |
20,501 |
20,5 |
3,822 |
|
|
6 |
1,2*СРН |
357,6 |
1769 |
8,974 |
3,385 |
20,502 |
24,553 |
6,13 |
|
|
7 |
1,4*СРН |
417,2 |
1983 |
12 |
3,384 |
20,502 |
28,581 |
9,721 |
|
|
8 |
1,6*СРН |
476,8 |
2228 |
15,558 |
3,384 |
20,502 |
32,582 |
13,597 |
|
|
9 |
1,8*СРН |
536,4 |
2510 |
19,33 |
3,385 |
20,502 |
36,549 |
17,554 |
|
|
10 |
CНом |
155 |
1279 |
11,333 |
3,384 |
~0 |
10,697 |
10,027 |
|
№ п/п |
Установить |
Вычислить |
|||||||
|
С |
С |
BL |
BC |
Y |
S |
Q |
cosц |
||
|
мкФ |
мкФ |
S |
S |
S |
BA |
BАр |
|||
|
1 |
0,2*СРН |
59,6 |
0.093 |
0.019 |
0.078 |
3776 |
3586 |
0.313 |
|
|
2 |
0,4*СРН |
119,2 |
0.093 |
0.037 |
0.061 |
2952 |
2682 |
0.418 |
|
|
3 |
0,6*СРН |
178,8 |
0.093 |
0.056 |
0.046 |
2216 |
1782 |
0.595 |
|
|
4 |
0,8*СРН |
238,4 |
0.093 |
0.074 |
0.035 |
1687 |
887 |
0.851 |
|
|
5 |
СРН |
298 |
0.093 |
0.093 |
0.033 |
1586 |
~0 |
1 |
|
|
6 |
1,2*СРН |
357,6 |
0.093 |
0.111 |
0.041 |
1974 |
-878 |
0.896 |
|
|
7 |
1,4*СРН |
417,2 |
0.093 |
0.129 |
0.055 |
2641 |
-1745 |
0.751 |
|
|
8 |
1,6*СРН |
476,8 |
0.093 |
0.147 |
0.071 |
3423 |
-2599 |
0.651 |
|
|
9 |
1,8*СРН |
536,4 |
0.093 |
0.164 |
0.088 |
4253 |
-3439 |
0.588 |
|
|
10 |
CНом |
155 |
0.093 |
0.049 |
0.052 |
2494 |
2141 |
0.513 |
|
Вывод
В ходе лабораторной работы было исследовано явление резонанса при последовательном и параллельном соединении элементов R, L, C двумя методами:
экспериментальным (имитационное моделирование в среде Multisim) и расчетным (математическое моделирование в MathCad).
В первой части работы была собрана последовательно ЭЦ, для нее была посчитана резонансная емкость, которая составила Cрн = 289,469 мкФ. Далее были выполнены исследование последовательного колебательного контура в Multisim и MathCad и проанализированы следующие результаты:
I(Cрн) = 15.71 А (совпало)
UR(Срн) = 219.84 В, UL(Срн) = 172.74 В, UC(Срн)= 172,74 В, ULC(Срн)= 0В (значения совпали)
XL(Срн)=XC(Срн)=10,996 ОМ, Z(Срн)=14 ОМ на одном поле (значения совпали),
ц(Срн)= 0 и cosц(Срн) =1 на одном поле,
P(Срн)= S(Срн) = 3457Вт, Q(Срн)= 0ВАр на одном поле.
Добротность контура Q=0,785
Полоса пропускания контура ДC= 368,598 мкФ
Св= Ср+(ДC/2)= 289,469+(368,598/2)=473,768мкФ
Св= Ср-(ДC/2)= 289,469-(368,598/2)=114,235мкФ
Во второй части работы была собрана параллельно ЭЦ, для нее была посчитана резонансная емкость, которая составила Cрн = 298 мкФ. Далее были выполнены исследование последовательного колебательного контура в Multisim и MathCad и проанализированы следующие результаты:
I(Cрн) = 7,25 А (совпало)
IR(Срн) = 3,384 А, IL(Срн) = 20.501 А, IC(Срн)= 20.5 А, ILC(Срн)= 3.822А (значения совпали)
Y(Срн)=0.33Вт,
ц(Срн)= 0 и cosц(Срн) =1 на одном поле,
Q(Срн)= 0 ВАр на одном поле.
Добротность контура Q=0,785
Полоса пропускания контура ДC= 105,198 мкФ
Св=351,068кмФ
Сн=245,87мкФ
...Подобные документы
Практическая проверка и определение физических явлений, происходящих в цепи переменного тока при последовательном соединении резистора, индуктивной катушки и конденсатора. Получение резонанса напряжений, построение по опытным данным векторной диаграммы.
лабораторная работа [32,3 K], добавлен 12.01.2010Исследование асинхронного трехфазного двигателя с фазным ротором. Схема последовательного и параллельного соединения элементов для исследования резонанса напряжений. Резонанс напряжений, токов. Зависимость тока от емкости при резонансе напряжений.
лабораторная работа [249,7 K], добавлен 19.05.2011Электрическая цепь при последовательном и параллельном соединении элементов с R, L и C, их сравнительные характеристики. Треугольник напряжений и сопротивлений. Понятие и свойства резонанса токов и напряжений, направления и особенности его регулирования.
реферат [344,8 K], добавлен 27.07.2013Экспериментальное исследование частотных и резонансных характеристик последовательного контура. Анализ влияния активного сопротивления на вид резонансных кривых. Особенности и методика настройки последовательного контура на резонанс с помощью емкости.
лабораторная работа [341,2 K], добавлен 17.05.2010Анализ соотношения между синусоидальными напряжениями и токами при последовательном и параллельном соединении резистивных, индуктивных и емкостных элементов цепи. Оценка параметров последовательной и параллельной схем замещения реальных элементов цепи.
лабораторная работа [137,0 K], добавлен 24.11.2010Определение влияния активного, индуктивного и емкостного сопротивления на мощность и сдвиг фаз между током и напряжением в электрической цепи переменного тока. Экспериментальное исследование резонансных явлений в параллельном колебательном контуре.
лабораторная работа [393,4 K], добавлен 11.07.2013Соотношения при последовательном соединении резисторов. Напряжение при последовательном соединении. Закон Ома для полной цепи и для ее участка. Второй закон Кирхгофа, его справедливость. Общее сопротивление при последовательном соединении резисторов.
лабораторная работа [21,2 K], добавлен 12.01.2010Изучение резонансных явлений в последовательном контуре на электронной модели в пакете Multisim. Вычисление значения скорости резистора, емкости конденсатора и индуктивности катушки. Нахождение теоретического и практического импеданса электрической цепи.
лабораторная работа [1,8 M], добавлен 27.12.2014Электрические цепи переменного тока, их параметры. Понятие и основные условия явления резонанса. Особенности изменения индуктивного и емкостного сопротивления. Анализ зависимости фазового сдвига между током и напряжением на входе контура от частоты.
контрольная работа [216,6 K], добавлен 16.01.2010Понятие о электрических цепях и резонансе в физике. Характеристика линейной электрической цепи. Резонанс напряжений, токов, в разветвленной цепи, взаимной индукции. Понятие нелинейных электрических цепей. Параметрический резонанс в нелинейном контуре.
курсовая работа [867,4 K], добавлен 05.01.2017Основные первичные и вторичные параметры колебательного контура в идеальном и практическом вариантах. Определение возможных режимов установившихся гармонических колебаний в параллельном колебательном контуре. Сущность и порядок режима резонансных токов.
лекция [137,6 K], добавлен 01.04.2009Схема цепи с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями, включенными последовательно. Расчет значений тока и падения напряжения. Понятие резонанса напряжений. Снятие показаний осциллографа. Зависимость сопротивления от частоты входного напряжения.
лабораторная работа [3,6 M], добавлен 10.07.2013Схема исследуемых электрических цепей. Измерение напряжения на всех элементах цепи, значения общего тока и мощности. Определение параметров напряжения в режиме резонанса и построение векторных диаграмм тока, топографических векторных диаграмм напряжений.
лабораторная работа [455,5 K], добавлен 31.01.2016Единицы измерения электрического тока. Закон Ома и электрическое сопротивление. Применение Закона Ома при расчетах электрических цепей. Применение анализа цепи к модели мембраны. Свойства конденсатора в электрической цепи. Понятие электрической емкости.
реферат [1,3 M], добавлен 06.11.2009Изучение процессов в электрической однофазной цепи с параллельным соединением приемников, содержащих индуктивные и емкостные элементы, при различном соотношении их параметров. Опытное определение условий достижения в данной цепи явления резонанса тока.
лабораторная работа [104,7 K], добавлен 22.11.2010Влияние величины индуктивности катушки на электрические параметры цепи однофазного синусоидального напряжения, содержащей последовательно соединенные катушки индуктивности и конденсатор. Опытное определение условий возникновения резонанса напряжений.
лабораторная работа [105,2 K], добавлен 22.11.2010Резонанс как явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, его физические основы. Вынужденные колебания. Разрушительная роль резонанса и его положительные значения. Частотометр: понятие, общий вид, функции. Резонанс и состояние человека.
презентация [822,2 K], добавлен 27.10.2013Исследование характера изменений параметров электрической цепи. Составление компьютерной схемы. Построение графиков при изменении величины активного сопротивления и индуктивности катушки. Исследование при изменении величины активного сопротивления.
лабораторная работа [733,7 K], добавлен 11.01.2014Основные методы решения задач на нахождение тока и напряжения в электрической цепи. Составление баланса мощностей электрической цепи. Определение токов в ветвях методом контурных токов. Построение в масштабе потенциальной диаграммы для внешнего контура.
курсовая работа [357,7 K], добавлен 07.02.2013Проверка справедливости соотношений при параллельном соединении резисторов и первого закона Кирхгофа. Особенности сопротивления приемников. Методика расчета напряжения и тока для различных соединений. Сущность закона Ома для участка и для всей цепи.
лабораторная работа [17,0 K], добавлен 12.01.2010
