Исследование цепи, состоящей из последовательно соединенных катушки со стальным сердечником и конденсатора, изучение триггерного эффекта, страница 2

Затем производится снятие ВАХ последовательно соединенных нелинейной индуктивности и линейной емкости. Для этого посредством автотрансформатора ступенчато увеличивают напряжение на входе схемы, начиная с 0. По амперметру фиксируется скачкообразное увеличение тока. Записываются показания приборов непосредственно до и после скачка тока. Потом напряжение на входе начинают плавно уменьшать вплоть до скачкообразного уменьшения тока. Также записываются показания приборов до и после скачка тока. Измерения повторяются для другого значения емкости линейного конденсатора.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Во время выполнения работы нами производились измерения искомых величин: зависимость напряжения на дросселе от тока, зависимость напряжения на конденсаторе от тока и зависимость напряжения на последовательно соединенных дросселе и конденсаторе от тока. Измерения проводились следующим образом: при помощи автотрансформатора плавно изменялось входное напряжение, затем снимались показания приборов (вольтметра и амперметра). Результаты измерений приведены в соответствующих таблицах: «ВАХ дросселя», «ВАХ конденсатора» и «ВАХ феррорезонанса».

ВАХ дросселя:

U, В	0	85	103	112	121,7	128	132	135	137	139	141
I, А	0	1	1,25	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5

ВАХ конденсатора:

U, В	0	102	178	254
I, А	0	2	3,5	5

ВАХ феррорезонанса:

	0	a	b	c	d	e
U, В	0	52	52	120	18	18
I, А	0	1,26	3,35	5	2,45	0,3

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

В ходе работы нам предлагалось снять ВАХ катушки со стальным сердечником (дросселя) и линейного конденсатора в диапазоне напряжений 0 – 300 В и токов – 0 – 5 А, плавно изменяя напряжение, а также измерить ВАХ последовательно соединенных дросселя и конденсатора. Результаты измерений приведены в пункте «РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ». По полученным данным требовалось построить графики зависимости напряжения на катушке, конденсаторе и последовательно соединенных катушке и конденсаторе от тока. Также было необходимо построить теоретическую кривую зависимости напряжения на последовательно соединенных конденсаторе и катушке от тока, пользуясь измеренными ВАХ для катушки и конденсатора в отдельности (считая, что потери в сердечнике дросселя и активное сопротивление равны нулю). Для этого требовалось произвести вычитание значений напряжения на конденсаторе из значений напряжения на нелинейной индуктивности при одном и том же значении тока; взять модуль полученного значения и отложить его на графике. Все графики построить в одной системе координат.

Результаты вычислений приведены в таблице:

I, А	0	1	1,25	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5
UL, В	0	85	103	112	121,7	128	132	135	137	139	141
UC, В	0	51	64	76	102	127	152	178	203	229	254
U, В	0	34	39	36	19,7	1	20	43	66	90	113

Пользуясь этими данными, нами были построены графики искомых величин (см. диаграмму в начале пункта). Теоретическая кривая выполнена пунктирной линией.

Также необходимо построить векторные диаграммы до и после скачка тока. На них видно, что ток до скачка отставал от напряжения на 90^o, а после скачка стал опережать его на 90^o, таким образом сдвиг фазы тока составил 180^o.

ВЫВОД

В ходе выполнения данной лабораторной работы нами была исследована нелинейная электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных катушки со стальным сердечником и линейного конденсатора, на вход которой подавалось переменное напряжение с промышленной частотой 50 Гц, плавно изменяемое при помощи лабораторного автотрансформатора. Согласно теории, данная цепь имеет N-образную вольт-амперную характеристику, вследствие чего в ней возникает явление, называемое феррорезонансом напряжений. Основное следствие этого явления – триггерный эффект, или скачкообразное изменение тока в цепи при незначительном изменении напряжения на ее входе. На опыте мы наблюдали триггерный эффект в исследуемой цепи и определили токи и напряжения до и после скачка тока как при возрастании напряжения, так и при его убывании. Также нами были измерены ВАХ нелинейной индуктивности и линейной емкости. На основании полученных данных мы построили экспериментальную и теоретическую кривые U = f(I) и сопоставили их.

Мы выяснили, что увеличение емкости конденсатора вызывает увеличение напряжений, при которых наблюдается триггерный эффект, и увеличение скачков тока. Также мы выяснили, что фаза тока при достижении феррорезонанса сдвигается на 180^o (опрокидывание фазы).

На опыте мы убедились в существовании триггерного эффекта в нелинейной электрической цепи, образованной последовательно соединенными индуктивностью и емкостью, и измерили его основные параметры.

На основании этого можно сделать вывод, что цель работы нами была достигнута полностью.