Материал: Иссл-е ЭЦ. Лаб.практикум по дисц-не ТОЭ ч2.ГТИ,ЛВС,ПЕВ,ФАР,2007
i = aψ + bψ3 |
(14.7) |
i i,u,ψ
i(t)
|
|
|
|
u(t) |
|
|
|
Ψ(t) |
|
|
|
ψ 0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
t |
Рис. 14.4
Подставив ψ = Ψm sin ωt в (14.7), находим
i = aΨ sin ωt + bΨ 3 sin3 |
ωt. |
(14.8) |
||
m |
m |
|
|
|
Учитывая, что |
3sin α − sin 3α |
|
|
|
sin3 α = |
, |
|
(14.9) |
|
4 |
|
|||
после преобразований получим |
|
|
|
|
i = I1m sin ωt − I3m sin 3ωt. |
(14.10) |
|||
Кривая i(t) имеет в сравнении с синусоидой заостренную форму. С ростом действующего значения напряжения, форма кривой тока искажается сильнее, что видно из построения i(t) (рис. 14.4) и следует из анализа выражения (14.10).
3. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Переменное напряжение подается с блока "автотрансформатор".
В качестве катушки в данной работе используется вторичная обмотка ax трансформатора Т1 (переключатель SA1 находится в положении 3). Номинальный режим работы катушки не предусматривает превышение тока свыше указанного в табл. 14.1.
Измерение напряжения производится электрическим вольтметром. Для определения сдвига фаз используется электронный
фазометр. Для измерения переменного тока используется настольный амперметр с пределами измерений 0,25А, 0,5А, 1А.
С помощью осциллографа исследуются кривые тока и напряжения. Для одновременного наблюдения двух или трех сигналов их подают на вход блока "коммутатор", к клеммам "канал 1", "канал 2", канал 3", а "выход" коммутатора на вход "Y" осциллографа.
Измерение магнитного потокосцепления проводится микровеберметром Ф192. К клеммам "вход" микровеберметра подключается измерительная катушка. При изменении магнитного
потока в ней наводится ЭДС e = −Wизмd Φ
dt, где Wизм – число витков измерительной катушки, Ф – магнитный поток сцепляющийся с измерительной катушкой. В качестве измерительной катушки используется одна из обмоток трансформатора T1. Микровеберметр
показывает изменение магнитного потокосцепления ψизм при
включении или отключении постоянного тока. Для определения
потокосцепления исследуемой катушки показания прибора нужно умножить на коэффициент k = W
Wизм, приведенный в табл. 14.1.
Таблица 14.1
№ стенда |
k = |
W |
|
Предельное значение |
||
|
Постоянного |
Переменного |
||||
Wизм |
||||||
|
|
|
тока |
тока |
||
|
|
|
|
|||
1,2,3,4,6 |
23,1 |
|
0,7 |
0,475 |
||
5,7,8,9,10 |
37,3 |
|
0,9 |
0,59 |
||
4. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ
Повторить раздел курса ТОЭ «Индуктивная катушка с ферромагнитным сердечником в цепи синусоидального напряжения».
Ознакомиться с приборами и принадлежностями лабораторного стенда, используемыми в данной работе.
5. РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ
Часть I
5.1.Используя источник постоянного тока БП-15В, амперметр и вольтметр определить омическое сопротивление катушки.
5.2.Собрать исследуемую цепь по схеме, изображенной на рис.
14.5.
Автотрансформа- |
pA A |
U |
тор |
I Фазометр |
|
Выход |
V |
|
|
* |
|
|
|
Рис.14.5
Экспериментально получить вольтамперную характеристику катушки U(I) и зависимость угла сдвига фаз от тока в цепи. Полученные данные свести в табл. 14.2.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 14.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Данные эксперимента |
|
|
Расчетные данные |
|
|
||||
U |
I |
φ |
cosφ |
Zk |
Rk |
Rст |
Xст |
Pст |
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Внимание: В процессе эксперимента не превышать ток свыше указанного в табл. 14.1.
5.3 Рассчитать по результатам эксперимента параметры, указанные в табл. 14.2. В ходе расчета реактивным сопротивлением XS пренебречь.
5.4. Построить кривые зависимостей U(I), Rст (I) , L(I) или XL (I), Pст (I) , объясните их.
5.5.Для одного из значений I в области насыщения рассчитать параметры параллельной схемы замещения BL, Gст.
5.6.Определить величины активной Ia и реактивной Ip
составляющих тока, вычислить угол потерь δ, напряжение Uф и
максимальное магнитное потокосцепление Ψm – при том же значении тока, что и в п. 5.5.
Часть II
5.7. Подготовить микровеберметр к работе (см. Приложение 1). Собрать исследуемую цепь по схеме, изображенной на рис. 14.6. Экспериментально получить вебер-амперную характеристику Ψ(I), изменяя ток от 0,05А до предельно допустимого (табл. 14.1).
S1 |
а |
Т1 |
|
|
Источник |
A |
|
Микровебер- |
|
постоянного |
|
|
||
W |
Wизм |
метр |
||
напряжения |
||||
|
|
Ø 192 |
||
БП 15 |
|
|
||
х |
|
|
||
|
|
|
||
|
Рис. 14.6 |
|
~220 |
|
|
|
|
5.8.Построить зависимость Ψ(I). Учесть, что ψ = kψизм .
5.9.Собрать исследуемую цепь по схеме, изображенной на рис.
14.7.Получить осциллограммы кривых тока и напряжения для двух случаев:
а) ненасыщенный режим работы сердечника (для I < 0,05А); б) сердечник в насыщении для значения тока, взятого в п. 5.5.
5.10.Для рассчитанного значения Ψm в п. 5.6 построить график
зависимости ψ(t) = Ψm sin ωt.
5.11.Делая допущение, что статическая кривая Ψ(I) примерно совпадает с основной кривой намагничивания ψ(i) по кривым ψ(t) и
ψ(i) построить зависимость i(t). Построение вести на четверть периода по 4 – 6 точкам.
5.12.Описать зависимость ψ(i) аналитическим выражением
i= aψ + bψ3, рассчитать коэффициенты a и b по двум точкам кривой.
|
|
|
Коммутатор |
ОЭ |
|
|
|
канал 1 |
|
Автотрансформатор |
pA |
|
|
|
|
a |
x |
“Y” |
|
|
А |
|||
V |
|
|
Выход |
|
V pV R=30 Ом |
|
|||
Выход |
|
|||
|
|
|
канал 2 |
|
|
|
|
Рис. 14.7 |
|
5.13. Пользуясь формулами 14.6 – 14.10, определить I1m , I3m.
Построить первую и третью гармоники тока, сложить их и получить результирующую, сопоставить ее с построенной в п. 5.11 и сравнить с кривой, наблюдаемой на экране осциллографа. Разложение
несинусоидальной периодической кривой представлено в приложении 2.
РЕКОМЕНДОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. 1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник для вузов .-10-е изд .-М.: Гардарики, 2002.-638с.:с черт.;21см.
2.Теоретические основы электротехники: Учеб. для вузов/К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин.-4-е изд., доп. для самост. изучения курса. -СПб.:Питер.-(Учебник для вузов).- Т.2.-2003.-576 с.:ил.