ИССЛЕДОВАНИЕ ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫХ ЯВЛЕНИЙ

Цель лабораторной работы – приобретение навыков исследования феррорезонансных явлений в цепи, состоящей из последовательно (или параллельно) соединенных нелинейной катушки индуктивности (дросселя со стальным сердечником) и конденсатора.

– исследование простейшего феррорезонансного стабилизатора напряжения.

Продолжительность лабораторной работы – 4 часа.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕКТАХ ИССЛЕДОВАНИЯ

Из-за нелинейности кривой намагничивания ферромагнитного сердечника дроссель, включенный в цепь переменного тока, имеет нелинейную зависимость между током и напряжением. График этой зависимости называют вольт-амперной характеристикой дросселя (ВАХ). При этом увеличение напряжения сопровождается все большим отклонением от синусоидального тока.

При последовательном соединении дросселя и конденсатора возможно возникновение резонанса напряжений и триггерного эффекта. Оба явления проявляются при изменении действующего значения напряжения. Зависимость тока от напряжения в такой цепи тоже нелинейная. Ее называют ВАХ цепи. ВАХ последовательной цепи имеет неустойчивый участок, который нельзя исследовать экспериментально, изменяя напряжение питания.

При параллельном соединении дросселя и конденсатора возможно возникновение резонанса токов и триггерного эффекта. То и другое проявляются при подключении цепи к источнику тока. Резонанс тока можно получить и изменением напряжения питания. При этом ВАХ параллельной цепи не имеет неустойчивых участков и все ее точки можно получить, изменяя напряжение питания.

Цепи с нелинейными дросселями позволяют поддерживать на отдельных участках почти неизменное напряжение при значительном изменении входного напряжения. Это используется в феррорезонансных стабилизаторах напряжения.

На стенде имеются две нелинейные катушки индуктивности L ₁ и L ₂ (дросселя), конденсаторы, реостат, автотрансформатор (ЛАТР) и необходимые измерительные приборы (щитовой и переносной), амперметры. В связи с большим диапазоном измерения токов применено последовательное соединение двух амперметров (1А и 5А), при этом амперметр с пределом измерения 1А нормально зашунтирован кнопкой. Для измерения малых токов (менее 1А) необходимо нажать на кнопку, и тем самым включить амперметр с пределом измерения 1А. Для измерения напряжения на дросселе, на конденсаторе и в сети переносной вольтметр с помощью переключателя подключается к соответствующим зажимам цепи.

1. Нарисовать схему для снятия вольт-амперной характеристики дросселя, согласовав ее с преподавателем, собрать цепь.

2. Снять ВАХ дросселя, плавно изменяя напряжение питания ЛАТРом.

3. Получить с помощью осциллографа осциллограммы токов и напряжений при малых и больших токах.

4. Собрать последовательную цепь из дросселя и конденсатора, емкость которого названа учебным мастером. При плавном изменении напряжения питания снять следующие зависимости:

Зафиксировать скачки тока при увеличении и при уменьшении напряжения питания.

5. Построить на одном графике указанные виды зависимостей. Отметить пунктиром неустойчивый участок ВАХ на этом графике.

6. Собрать параллельную цепь, подключив другой дроссель и другой конденсатор, емкость которого определяется по резонансу токов в следующем пункте.

7. Установить напряжение на входе цепи равным 20В и изменением емкости конденсатора получить резонанс. Записать значение емкости и показания приборов.

8. Снять ВАХ дросселя, конденсатора параллельной цепи, не изменяя емкость конденсатора, определенную в пункте 7.

9. Построить на едином графике полученные вольт-амперные характеристики

10. Собрать схему простейшего стабилизатора напряжения, подключив к его выходу в качестве нагрузки реостат R = 150 Ом. Снять зависимость напряжения на нагрузке от напряжения питания при плавном увеличении входного напряжения. Снять аналогичную зависимость при холостом ходе. Построить график зависимости выходного напряжения стабилизатора от напряжения сети при холостом ходе и под нагрузкой.

11. Определить с помощью графического построения емкость, последовательно включаемой с катушкой L ₁, чтобы триггерный эффект происходил при напряжении U ₁ в зависимости от варианта). Вариант выбирается в зависимости от недели месяца

Примечание. Чтобы триггерный эффект происходил при заданном напряжении U₁ _, необходимо из точки на оси ординат со значением U₁ провести касательную к ВАХ катушки. Прямая, проведенная из начала координат параллельно касательной и будет ВАХ конденсатора.

12. Получить графическим построением ВАХ цепи при последовательном соединении дросселя и конденсатора, используемого в п.3.

13. Используя метод эквивалентных синусоид, построить векторные диаграммы токов для двух точек (до и после резонанса тока) по данным, полученным в п.8.

14. Построить в масштабе векторные диаграммы до и после резонанса напряжений, используя показания приборов в п.2 и 4 (пренебрегая активным сопротивлением дросселя).

15. Оформить отчет о лабораторной работе, в котором для каждого эксперимента привести схему исследуемой цепи, измеренные величины, формулы, диаграммы, выводы (сравнение результатов эксперимента и результатов расчета). Порядок выполнения работы и расчеты сопровождать текстовыми пояснениями.

1. Как в результате эксперимента определить точку резонанса напряжения и резонанса токов в цепи с ферромагнитными элементами?

2. Можно ли получить резонансный режим в цепях с ферромагнитными элементами, изменяя только напряжение питания?

3. Как в результате эксперимента определить точку резонанса токов в цепи с ферромагнитными элементами?

4. Как работает ферромагнитный стабилизатор напряжений?

5. Как рассчитать емкость конденсатора, включаемого последовательно с катушкой индуктивности, чтобы триггерный эффект происходил при заданном напряжении?

6. Нарисовать векторную диаграмму при резонансе токов в линейной цепи.

7. Нарисовать векторную диаграмму при резонансе напряжений в линейной цепи.

8. Как проявляется триггерный эффект в последовательной электрической цепи?

9. Как проявляется триггерный эффект при параллельно включенных катушке индуктивности и конденсаторе?

10. В чем отличие феррорезонанса от резонанса в линейной цепи?

11. Как изменяется осциллограмма тока через катушку индуктивности при увеличении напряжения?

12. Как получить осциллограмму тока с помощью осциллографа?

1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники / Л.А.Бессонов. – М.: Гардарики, 2007. – С. 505 – 509.

2. Потапов, Л.А. Краткий курс теоретических основ электротехники / Л.А.Потапов. – Брянск: БГТУ, 2008. – Ч.2. С. 36 – 39.

Цель лабораторной работы – исследование зависимости магнитного потока и индуктивности дросселя (катушки со стальным сердечником) от намагничивающего тока и размера зазора.

– определение основной кривой намагничивания ферромагнитного материала;

– определение зависимости индуктивности катушки с ферромагнитным сердечником от размера воздушного зазора;

– закрепление навыков расчета магнитных цепей постоянного тока.

Продолжительность лабораторной работы – 3 часа.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: