Жұысты орындауға нұсқау

6.5 суретте көрсетілген R, L, C элементтерінің схемасын зерттеу үшін жинақтау.

Сурет 6.5 Резистор, индуктивтілік катушка және конденсатор қосылысының схемасы

Кернеу тұрақты күйінде қалады. Нәтижені 6.1, 6.2, 6.3 кестелеріне енгізеді.

Кесте 6.1- Конденсатор сыйымдылығын өзгерткендегі өлшеу нәтижесі

С, мкФ	...	...	С_рез	...	...
U, В
I, А
U_L, В
U_C, В
U_r
Р, Вт

Кесте 6.2- Кіру кернеуінің бұрыштық жиілігін өзгерткендегі өлшеу нәтижесі

w, мкФ	...	...	_рез	...	...
U, В
I, А
U_L, В
U_C, В
U_r
Р, Вт

Кесте 6.3- Катушка индуктивтілігін өзгерткендегі өлшеу нәтижесі

L, мкФ	...	...	L_рез	...	...
U, В
I, А
U_L, В
U_C, В
U_r
Р, Вт

EWB программасындағы жұмыс барысы:

1) Пиктограмма қатарынан керек элементтерді таңдап, номиналдарын қойып, бір-бірімен жалғаймыз (зерт.жұм. № 1, 2 қара).

R, L, C элементтерін тізбектей жалғауды зерттейтін электр схемасының виртуальды моделі (сур. 6.6).

Сурет 6.6 R, L, C элементтерін тізбектей жалғауды зерттейтін электр схемасының виртуальды моделі

Бақылау сұрақтары

1. R, L, C-элементтері тізбектеп жалғанған тізбектің толық және толық кедергісінің комплексін қалай анықтауға болады. Олардың айырмашылығы қандай?

2. Комплекстік сандарды қолданбай R, L, C элементтері тізбектеп жалғанған тізбекте тоқты қалай анықтауға болады? Бастапқы берілгендер ретінде не белгілі болу қажет?

3. Қандай режимды резонансты деп атайды? Қандай шарттарда резонанс болады? R, L, C-элементтері тізбектей жалғанғанда резонансты режимды неге тоқ резонансы емес кернеу резонансы деп атайды?

4. Резистор мен конденсатор тізбектей жалғанса резонанс режимы байқалады ма?

5. Кернеу резонансына жеткенін құралдар арқылы қалай байқауға болады?

6. Неліктен реалды индуктивті катушканың кернеуі конденсатор кернеуінен асады?

7. Векторлық диаграммаларды қандай мақсатпен пайдаланады?

8. Тізбектің қуат коэффициенті нені білдіреді?

Зертханалық жұмыс № 7

R, L, C элементтерін параллель қосу

Жұмыстың мақсаты: R, L, С элементтері параллель қосылған тізбекке талдау жасау, тоқ резонансын зерттеу, векторлық диаграмма құруды үйрену.

Жалпы мәліметтер

Үш жүктеме болсын (сур. 7.1). Бірінші жүктеме активті-индуктивті, екінші – активті-сыйымдылықты, үшінші – тек активті, яғни, , , .

Сурет 7.1. Параллель қосылған жүктемелер

Параллель қосылған жүктемелердің негізгі векторы болып кернеу векторы табылады, .

Кирхгофтың бірінші заңы бойынша лездік мәндер үшін:. Әсерлік мәндер үшін: .

7.2 суретінде қарастырылатын тізбектің векторлық диаграммасы құрылған. Бірінші тармақ активті-индуктивті болғандықтан тоқ кернеуден артта қалады. Екінші тоқ кернеуді φ₂ бұрышқа озады және үшінші тоқ кернеумен фаза бойынша дәл келеді.

Сурет 7.2 Тізбектің векторлық диаграммасы

Сондағы , .

Кез-келген тармақтың тоғы, сонымен қатар жалпы тоқ активті және реактивті құраушыларға бөлінеді. 7.2 суретіндегі үшбұрыштар а₁nm, mfk, а₁в₁с₁- тоқ үшбұрыштары. Жалпы тоқ:

. (а)

Теңдеуді құрайтын компоненттерді (а) жеке-жеке қарастырайық:

(б)

мұндағы g₁, g₂, g₃, - тармақтардың активті өткізгіштері,

g – тізбектің активті өткізгіші.

(в)

мұндағы b₁, b₂ и b – тармақтардың реактивті өткізгіштері,

b – тізбектің реактивті өткізгіші.

(б) және (в) теңдеулерін (а) теңдеуінде көрсетеміз:

(7.1)

мұндағы Y – тізбектің толық өткізгіші.

7.3 суретінде болғандықтан, өткізгіштер үшбұрышы келтірілген.

Сурет 7.3 Өткізгіштер үшбұрышы

Тоқтар резонансы

немесе шарты орындалғанда (сур.7.4) тоқ резонансы болады

Осыдан резонанстық жиілік:

(7.2)

Сурет 7.4 Жүктемелер параллель қосылуының тізбегі

Кернеу резонансынан айырмашылығы, тоқ резонансының резонанстық жиілігі тек L және С ғана емес резисторларға да байланысты. Сондықтан R₁= R₂ болса немесе (R₁= R₂=0) болса тоқ резонансы мен кернеу резонансының резонанстық жиілігінің формуласы бірдей болады.

Тізбектің жалпы тоғы: .

Резонанс кезінде тоқтың мәні минималды болады . R₁=R₂=0 болғанда жалпы тоқ I=0, өйткені g=0.

Тоқтардың векторлық диаграммасынан (сур.7.5) тоқ кіру уақытында тармақтағы тоқтардан едәуір төмен екені байқалады.

Сурет 7.5 Векторлық диаграмма

r₁ = r₂ = 0 болғанда, тоқтар және кернеуге байланысты фаза бойынша және ығысқан және тізбекке қосылу уақытындағы тоқ . Тізбектің кіру кедергісі шексіз жоғары. Егер b_L=b_C және

болса, немесе .

Онда резонансқа не жиілікті, не тізбек параметрлерін (L₁, C₂, r₁, r₂) өзгерте отырып жетуге болады. ω қатысты теңдеуді шеше отырып, резонанстық жиілік үшін келесі теңдеуді аламыз

Резонансқа жету үшін келесі шарттарды орындау қажет:

1) R₁ және R₂ екеуі де жоғары немесе төмен.

2) r_1> және r_2< болғанда, ω₀- жалған, резонансқа жететін жиілік жоқ.

3) r₁=r₂≠ болғанда, - жиіліктің формуласы тізбектеп қосқанмен бірдей.

4) Егер r₁=r₂= , онда , яғни, резонанс кез-келген жиілікте байқалады.

Өзгертілмейтін жиілік кезінде резонансқа L₁,С₂, r₁, r₂ өзгерте отырып жетуге болады.

r₁=r₂=0, I=0 кезінде болатын тоқ резонансының энергетикалық процессін келесідей суреттеуге болады:

- r₁=r₂=0 болғанда тізбекке энергия өтпейді;

- тізбекте энергия электр өрісінен магниттік өріске өтеді және керісінше.

Егер тармақтың біреуінде активті кедергісі болса, болады.

Егер, r₁=r₂= , немесе .

Тоқ фаза бойынша тоқ озады (сур.7.6).

Сурет 7.6 Векторлық диаграмма

тоғы фаза бойынша артта қалатын кернеу , индуктивтіліктегі тоқпен бір фазада болады. Сәйкесінше, магниттік және электрлік өрістердің энергиясы фазамен дәл келіп өзгереді, яғни, бір уақытта максималды және нөлдік мәндерге жетеді. Магниттік және электрлік өрістердің арасында энергия тербелісі тіпті болмайды.

r, L және С элементтерімен тізбектердің жиілік сипаттамаларын зерттейміз. Ол үшін резонанс жиілігінде болады. ω жиілігін нөлден ∞ өзгерткенде I_r, I_L, I_C графиктері келесі түрде болады (сур. 7.7).