.RU

Исследование резонансных явлений


Федеральное агентство по образованию и науке Российской Федерации


Российский государственный университет

нефти и газа им. И.М. Губкина


В.В. ФЕДОРИШИН, Ю.В. НОВОСЕЛОВА


Исследование резонансных явлений
Повышение коэффициента мощности


Лабораторная работа №2


по курсу: “Электротехника и основы электроники”


Москва 2004


Федеральное агентство по образованию и науке Российской Федерации


Российский государственный университет

нефти и газа им. И.М. Губкина

Кафедра теоретической электротехники и электрификации

нефтяной и газовой промышленности


^ В.В. ФЕДОРИШИН, Ю.В. НОВОСЕЛОВА


Исследование резонансных явлений
Повышение коэффициента мощности


Лабораторная работа №2


по курсу: “Электротехника и основы электроники”


Под редакцией проф. Ершова М.С.


Москва 2004

УДК 621.3.01

В.В. Федоришин, Ю.В. Новоселова. Исследование резонансных явлений. Повышение коэффициента мощности. Лабораторная работа №2. -М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2004г., 32 с.


В работе изложены краткие сведения по теории резонансных явлений и изучаются способы экспериментального определения резонансов напряжений и токов, а также дается методика обработки и анализа полученных результатов. Кроме того, в лабораторной работе рассматриваются способы повышения коэффициента мощности узлов электрической нагрузки.

Лабораторная работа предназначена для студентов факультетов ГГНиГ, РНиГМ, ПСиЭСТТ, ИМ, ХТиЭ, АиВТ, изучающих курс: “Электротехника и основы электроники”.


Рецензент

доцент, к.т.н. Егоров А.В.


 Российский Государственный университет нефти и газа

им. И.М. Губкина, 2004 г.

^ 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель данной лабораторной работы - изучение резонансных явлений (резонанса напряжений и резонанса токов) и их практическое применение в промышленности, исследование способов повышения коэффициента мощности установок.

В процессе выполнения лабораторной работы студенты должны усвоить особенности определения и расчета основных величин в цепях переменного синусоидального тока (сопротивлений, токов, напряжений, мощностей, коэффициента мощности, фазового сдвига), научиться строить резонансные кривые и векторные диаграммы напряжений и токов.


^ 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ

Режим работы электрической цепи, включающей в себя катушки индуктивности и конденсаторы, для которой эквивалентное (входное) реактивное сопротивление или эквивалентная (входная) реактивная проводимость равна нулю, называется резонансным режимом.

XЭ=0, BЭ=0.

Электрическая цепь в резонансном режиме ведет себя как чисто активное сопротивление по отношению к внешней цепи, то есть напряжение и ток на входе цепи находятся в фазе (совпадает по фазе).

Различают два вида резонанса - резонанс напряжений и резонанс токов.


2.1. ^ Резонанс напряжений

Резонанс, возникающий в цепи (рис. 1), где катушка индуктивности и конденсатор включены последовательно, называется резонансом напряжений.

Полное комплексное эквивалентное сопротивление такой цепи:

ZЭ = RЭ + jXЭ = RК + jXК - jXС = RК + j(XК - XС) = RК+ j(w×L - 1/w×C). (1)






ХК




URк

UХк


ХС






U


I

Рис. 1. Электрическая схема для исследования резонанса напряжений

Приравнивая нулю мнимую часть (ZЭ = 0), определим условие резонанса напряжений:

XЭ = XК – XС = wР×L - 1/wР×С = 0, т.е. XК = XС или wР×L = 1/wР×С, (2)

где wР - резонансная частота.

Из выражения (2) следует, что резонанса напряжений можно добиться меняя частоту напряжения источника питания, либо величину индуктивности или емкости.

Первый случай называется частотным резонансом, два других - параметрическими.

Проведя анализ выражения (2), запишем значения параметров, при которых наступит резонанс напряжений:- резонансная частота, - резонансная индуктивность, - резонансная емкость, где w - частота источника питания. (3)

Индуктивное (или емкостное) сопротивление в момент частотного резонанса называется характеристическим сопротивлением, обозначается буквой r и определяется из выражений (2) и (3).

(4)

Сила тока, протекающего в цепи в момент резонанса, будет максимальной, и равной: (5)

Падения напряжений на катушке и конденсаторе практически будут равны между собой: ZК×IР @ XС×IР, UК @ UС. (6)

Напряжения на конденсаторе и катушке при определенных значениях емкости достигают своих максимальных значений UC MAX и UК MAX, которые определяются по формулам:

Теоретические исследования данных формул показывают, что напряжение на конденсаторе достигает UС MAX при С¢< СР и UС MAX > UК MAX.

Если считать катушку индуктивности идеальной (т.е. RК=0), то напряжения на катушке и конденсаторе будут равны между собой:

XК×IР =XС ×IР, UК = UС , где UК = UХк = XК× IР. (7)

Идеальный резонанс напряжений эквивалентен короткому замыканию входных зажимов цепи (т.к. IP=U/RК=U/0=¥).

Отношения напряжения на катушке индуктивности (или конденсаторе) к входному напряжению в режиме резонанса называют добротностью контура:

либо

(8)

Добротность (q) показывает во сколько раз напряжение на катушке индуктивности (или конденсаторе) выше входного напряжения и зависит от параметров катушки и конденсатора.

Запишем второй закон Кирхгофа для данной цепи (рис. 1) в комплексной форме: (9)

Представим выражение (9) на комплексной плоскости для трех случаев:

до резонанса (UКUС)

т
+j

+j

UК < UС

j < 0

UК @ UС

j = 0

UК > UС

j > 0
о есть построим векторные диаграммы напряжений (рис. 2).



UXк




UXк




+j

UC

UXк



ii-koncepciya-socialno-ekonomicheskogo-razvitiya-goroda-lermontova-na-period-do-2020-goda.html
ii-kontrol-kachestva-osvoeniya-disciplini-finansi-uchebno-metodicheskij-kompleks-finansi-opd-f-07-dlya-studentov.html
ii-kratkosrochnie-seminari-plan-obucheniya-na-2011-god-chast-2.html
ii-kultura-veka-prosvesheniya-epoha-prosvesheniya-zavershila-perehod-k-novomu-tipu-kulturi-istochnik-sveta-vo-francuzskom-yazike-slovo-prosveshenie-zvuchit.html
ii-kurs-uchebno-metodicheskij-kompleks-dlya-studentov-instituta-muziki-teatra-i-horeografii-po-napravleniyu-070100.html
ii-legal-framework-and-implementing-institutions-doklad-nezavisimogo-eksperta-po-voprosam-menshinstv-gej-makdugall.html
  • nauka.bystrickaya.ru/vopros-15-soznanie-mishlenie-yazik-filosofiya-i-mirovozzrenie.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-kursa-visshaya-matematika-elementi-matematicheskogo-analiza-ekonomicheskij-fakultet-specialnost-menedzhment-organizacij.html
  • kanikulyi.bystrickaya.ru/vsootvetstvii-s-zakonom-moskovskoj-oblasti-252007-oz-o-prazdnike-truda-v-moskovskoj-oblasti-rasporyazheniem-gubernatora-moskovskoj-oblasti-ot-26-12-2011-43.html
  • teacher.bystrickaya.ru/glava-2-fopel-k-kak-nauchit-detej-sotrudnichat-psihologicheskie-igri-i-uprazhneniya-prakticheskoe-posobie-per.html
  • shpora.bystrickaya.ru/yazvi-armejsko-oficerskogo-mira-i-puti-izbavleniya-ot-nih-po-povesti-kuprina-poedinok.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/prosto-mi-razuchilis-proshat-stranica-17.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/shans-stoletiya-profil-dmitrij-bzhezinskij-21042008-015-str-44-51-gosduma-rf-monitoring-smi-19-21.html
  • uchit.bystrickaya.ru/torgovaya-sistema-2-taran-vyacheslav-aleksandrovich-igrat-na-birzhe-prosto.html
  • shpora.bystrickaya.ru/zaklyuchenie-tema-byudzhetnogo-proficita-i-mehanizma-ego-raspredeleniya-interesna-potomu-chto-v-nastoyashie-vremya.html
  • thescience.bystrickaya.ru/informacionnaya-karta-konkursa-konkursnaya-dokumentaciya.html
  • kanikulyi.bystrickaya.ru/zemlyanka.html
  • shkola.bystrickaya.ru/pentagon.html
  • control.bystrickaya.ru/dlya-studentov-predislovie.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/razvitie-fermerskogo-hozyajstva-kurs-sovremennoj-politicheskoj-istorii-rossii-period-1980-1991-glava-pervaya.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/referat-igri-i-razvlecheniya-v-gruppe-prodlennogo-dnya.html
  • college.bystrickaya.ru/232-kreditnaya-istoriya-emitenta-350000-rossiya-g-krasnodar-ul-krasnaya-33-informaciya-soderzhashayasya-v-nastoyashem.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/sabati-tairibi-alaman-mamir.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/processi-etnopoliticheskogo-i-sociokulturnogo-razvitiya-tadzhikov-afganistana-seredina-xviii-nachalo-xx-vv.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/reologicheskie-svojstva-san-i-abs-plastikov.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/protivostoyanie-zhizn-cheloveka-ot-chego-ili-ot-kogo-ona-zavisit-pochemu-odni-stanovyatsya-imperatorami-polkovodcami.html
  • turn.bystrickaya.ru/otchet-o-rezultatah-samoobsledovaniya-nizhnij-novgorod-2009-stranica-2.html
  • credit.bystrickaya.ru/p-a-myatka-klassnomu-rukovoditelyu-vmesto-predisloviya.html
  • uchit.bystrickaya.ru/sravnitelnaya-pedagogika-uchebnoe-posobie-dlya-universitetov-pedagogicheskih-institutov-institutov-povisheniya-kvalifikacii.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/rasskazi-yankovskogo-stranica-2.html
  • nauka.bystrickaya.ru/uchebno-metodicheskij-i-inzhenerno-tehnicheskij-centr.html
  • desk.bystrickaya.ru/plani-seminarskih-zanyatij-i-metodicheskie-ukazaniya-k-ih-provedeniyu-dlya-studentov-2-kursa-napravleniya-52-11-00-socialnaya-rabota-dnevnoj-formi-obucheniya.html
  • textbook.bystrickaya.ru/irina-viktorovna-dryagina-stranica-4.html
  • znanie.bystrickaya.ru/ali-edigenovich-razrabotka-ekologo-tehnologicheskoj-modeli-effektivnosti-ochistki-vibrosov-ot-melkodispersnoj-pili-25-00-36-geoekologiya.html
  • testyi.bystrickaya.ru/62-nauchno-issledovatelskaya-deyatelnost-i-mezhdunarodnoe-sotrudnichestvo.html
  • student.bystrickaya.ru/01-disciplina-bzhd-cel-zadachi-kompleksnij-harakter-termini-i-opredeleniya.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-disciplini-administrativnoe-pravo-naimenovanie-disciplini-stepen-vipusknika-bakalavr-forma-obucheniya-zaochnaya-2013-g-rabochaya-programma-uchebnoj-disciplini-administrativnoe-pravo.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/programma-raduzhka-kovalenko-m-a.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/reestr-licenzij-na-obrazovatelnuyu-deyatelnost-nachat-16-marta-2011-g-soglasno-postanovleniyu-pravitelstva-rossijskoj-federacii-ot-16-marta-2011-g-174-stranica-5.html
  • occupation.bystrickaya.ru/nachalo-zakonchilos-nevroz-krizis-srednego-vozrasta-i-individuaciya.html
  • writing.bystrickaya.ru/bondarchuk-sergej-fedorovich.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.