Реферат Дослідження кола змінного струму з послідовним з'єднанням активного опору, індуктивності і ємності

де U, I - Діючі значення напруги джерела живлення і струму;

z - повний опірланцюга;

r K - активний опіркотушки, обумовлене активним опором дроти котушки і втратами встали феромагнітного сердечника;

x - реактивнеопір;

x LK - індуктивнеопір котушки;

x C - ємкіснийопір конденсатора;

П† K - кут зсуву фаз міжнапругою на котушці і струмом в ній;

П† - кут зсуву фаз міжнапругою джерела і струмом ланцюга;

Ж’ - частота струмуджерела;

L K - індуктивність котушки;

З - ємність конденсатора.

Струм відстаєпо фазі від напруги при x LK > x C і випереджаєпо фазі напругу при x LK < x C .

При рівностііндуктивного і ємнісного опорів в ланцюзі виникає резонанс напруг,який характеризується наступним:

1. Реактивнийопір ланцюга x = 0. Повне її опір z = r K ,тобто має мінімальну величину.

2. Струмзбігається по фазі з напругою джерела, так як при x = 0

3. Струммає максимальну величину, так як опір ланцюга є мінімальним

4. Падіннянапруги на активному опорі котушки одно прикладеній напрузі, такяк при z = r K

5. Напругина індуктивності і ємності рівні, так як

Привідносно малому за величиною активному опорі котушки () напруги наіндуктивності і на ємності будуть перевищувати напругу на активномуопорі, а отже, і напруга джерела. Дійсно, при і

,

де, тобто і аналогічно.

Такимчином, напруги на індуктивному котушці і конденсаторі при резонансінапружень можуть значно перевищити напруга джерела, що небезпечно для ізоляціїкотушки і конденсатора.

6. Енергетичнийпроцес при резонансі напруг можна розглядати як накладання двохпроцесів: незворотного процесу перетворення споживаної від джерелаенергії в тепло, що виділяється в активному опорі ланцюга, і оборотногопроцесу, що являє собою коливання енергії всередині ланцюга: між магнітнимполем котушки і електричним полем конденсатора. Перший процесхарактеризується величиною активної потужності, а другий - величиною реактивноїпотужності

.

Коливаньенергії між джерелом живлення і ділянкою ланцюга, що включає котушку іконденсатор, не відбувається і тому реактивна потужність всього ланцюга

.

З умоввиникнення резонансу або випливає, що практично резонанснапружень можна отримати зміною:

a)Індуктивностікотушки;

b)Ємностіконденсатора;

c)Частотиструму;

У данійроботі резонанс напруг виходить за рахунок зміни індуктивності котушкипереміщенням її феромагнітного сердечника.

Робочезавдання

1.Збираємосхему, зображену на рис. 3.

В якостіджерела живлення використовується джерело однофазного синусоїдального напругиз діючим значенням 36 В.

Котушкаіндуктивності конструктивно являє собою сукупність трьох окремихкотушок та рухомого феромагнітного сердечника. Початки і кінці кожної з трьохкотушок виведені на клемну панель. Для збільшення діапазону змінвеличини індуктивності котушки з'єднуються послідовно. В якості ємностівикористовується батарея конденсаторів.

2.Процесив ланцюзі досліджуються при постійної ємності C = 40 мкФ і змінної індукції. Впочатку роботи повністю вводимо сердечник в котушку, що відповідаєнайбільшому значенню індуктивності.

3.Включившиланцюг під напругу і поступово висуваючи сердечник визначаємо максимальнезначення струму, після чого встановлюємосердечник у вихідне положення.

4.Повільновисуваючи сердечник, знімаємо показання приладів для чотирьох точок до резонансу,точки резонансу і чотирьох точок після резонансу. Показання приладів заносимо втабл. 2.

Табл. 2.Досвідчені дані.

U k

U c