Материал: 5, 24, 30, 37

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

16

·

UL

·

UК · I

· ·

URК=U

·

UС

Векторная диаграмма для последовательного соединения реальной катушки индуктивности и конденсатора в режиме резонанса представлена на рис. 4.

Зависимости угла сдвига фаз между током и напряжением от частоты приведены на рис. 5 а и б. Угол сдвига фаз определяется выражением

arctg( XR ) . Если R=0, то при = 0 величина

изменяется скачком от

 

 

до

 

. Это явление

 

 

2

 

2

 

называется опрокидыванием фазы, рис. 5б.

Рис.

4.

Векторная

а)

 

 

 

б)

 

диаграмма

при

резонансе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напряжений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5: Зависимость угла сдвига фаз в последовательном колебательном контуре:

а) R 0; б) R=0

Параллельный колебательный контур. Резонанс токов

В электрической цепи, приведенной на рис. 6, может наблюдаться резонанс токов. Векторная диаграмма для данной электрической цепи представлена на рис. 7.

17

i

 

IG

IL

Ic

 

 

U

G

L

C

Рис. 6: Параллельное соединение G, L, C

Полная комплексная проводимость цепи Y (См) определяется выражением:

Y G jB Ye j ,

где G активная проводимость цепи, См; B реактивная проводимость цепи, См; Y – полная проводимость цепи, См,

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

Y G 2 B 2

G 2 (

C)2 .

L

 

 

 

 

между

 

 

Угол сдвига фаз

 

напряжением и током определяется

следующим образом:

 

 

 

 

 

 

 

 

arctg

BL BC

arctg

B

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

G

 

 

 

где BL- реактивная проводимость катушки индуктивности, См; BC - реактивная проводимость конденсатора, См;

Действующее значение напряжения:

U

 

 

I

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G 2

(B

L

B )2

 

 

 

 

C

При резонансе токов должны соблюдаться следующие условия:

0, B 0,

отсюда B B

 

1

C 0,

L

L C

 

 

 

 

 

т.е. 0

 

 

1

 

.

 

 

 

 

 

 

LC

 

 

 

 

 

18

 

U

 

 

IG=GU=I

 

 

U = U

IL= oCU

L

oC

Рис. 7: Векторная диаграмма при резонансе токов

При резонансе имеет место следующее неравенство IL , IC IG, если активная проводимость не больше емкостной или индуктивной

проводимостей G C

1

 

 

C

 

,

 

 

0

0L

 

 

L

 

 

 

где - характеристическая или волновая проводимость.

При постоянстве действующего значения приложенного напряжения резонанс токов может быть достигнут:

1)изменением L катушки при постоянных частоте f и емкости C;

2)изменением частоты f при постоянных L и С;

3)изменением емкости конденсатора С при постоянных f и L.

Вданной лабораторной работе резонанс токов получает первым и вторым способом.

Добротность контура определяется следующим выражением:

Q

I L0

 

IC0

 

U 0C

 

0C

 

 

.

 

 

 

 

 

I0

I0

 

UG

 

G

 

G

Зависимости угла сдвига фаз между напряжением и током показаны на

рис. 8 а и б. Если G=0, то при = 0 величина изменяется скачком от до

2

2 , т.е. наблюдается опрокидывание фазы, рис. 8б.

19

а)

б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8: Зависимость угла сдвига фаз в параллельном колебательном контуре:

а) G 0; б) G=0

Зависимости полной и реактивных проводимостей цепи и угла сдвига фаз межу напряжением и током показаны на рис. 9.

G,

Y

 

BL,

 

 

 

B,

 

BC,

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

B

 

 

 

 

G

 

 

 

BL=1/ L

 

0

 

 

0

 

B=B -B

 

B

 

 

 

L

C

 

 

 

 

-Bc =- C

 

Рис.9: Зависимости полной и реактивных проводимостей от частоты

Резонансные характеристики приведены на рис. 10.

20

IL

IC

IL,

 

IC,

I

IG,

U,

IG

I

U

L 0 C

Рис. 10: Резонансные характеристики цепи для параллельного колебательного контура

При этом действующие значения напряжений и токов определяются по

формулам:

U

 

I

 

 

 

 

 

 

 

G 2 B 2

 

 

 

 

I L UL ;

 

 

 

 

 

I

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1

2

 

 

G

 

 

 

C

 

L

 

 

 

 

 

 

IC U C.

Для реальной индуктивной катушки и конденсатора, рис.11, при заданных L и C резонанс наступит при угловой частоте

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

R

 

 

 

 

 

R

2

 

 

 

 

1

 

K

 

 

 

0

1

K

.

 

 

 

 

 

 

 

 

LC

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

При заданных и С резонанс токов наступит при индуктивности

L= 1 1 4 2 Rк 2С 2 2 2С

При этом активной проводимостью в конденсаторе пренебрегаем.

Источник: https://studfile.net/preview/15933812/