Исследование феррорезонанса токов. Изучение свойств электрической цепи с параллельным соединением нелинейной индуктивности и конденсатора

Министерство образования Республики Беларусь

Гомельский государственный технический университет

им. П.О.Сухого

                                                                                           Кафедра ТОЭ

ОТЧЁТ

по  расчётно-лабораторной работе № 6.8

«Исследование феррорезонанса токов»

             Стенд №5

                                                                              Выполнили студенты гр. ЭП-31

,                                                                                                                                      

16.12.г.

Принял преподаватель

Гомель

Цель работы: - изучение свойств электрической цепи с параллельным соединением нелинейной индуктивности и конденсатора (далее в тексте параллельному соединению нелинейной индуктивности (катушки с ферромагнитным сердечником) и конденсатора соответствует более краткий термин "цепь").

Программа работы:

1. Рассчитать методом эквивалентных синусоид и построить вольт- и фазо-амперную характеристики цепи сначала пренебрегая потерями мощности в нелинейной индуктивности, а затем - учитывая их.

2. Собрать исследуемую электрическую цепь на лабораторном стенде.

3.  Экспериментально снять вольт- и фазо-амперную характеристики цепи и сравнить их с расчётными.

Порядок и методика проведения исследований.

В работе используются регулируемый стабилизированный источник синусоидального напряжения, нелинейная индуктивность (элемент наборного поля 27), конденсаторы (элементы 14-19), блок переменных ёмкостей.

Измерение напряжений и токов производится ампервольтметрами Щ 4313, В7-35, вольтметрами В7-26 или В3-38.

Пункт 1

Чертим схему замещения исследуемой электрической цепи (рис. 8.1).

Далее, используя вольт-и фазо-амперную характеристики нелинейной индуктивности (п.2 РЛР № 6.5) и ёмкость конденсатора, найденную в РЛР № 6.7, методом эквивалентных синусоид рассчитываем (аналитически или графически) вольт- и фазо-амперную характеристики цепи (8 – 10 точек) сначала без учёта потерь мощности в нелинейной индуктивности, а затем -учитывая их.

Произведём расчёт схемы рис. 8.1 с учётом потерь, для этого расчёт произведём по схеме рис. 8.2.

С = 12 мкФ    →

-X_C = 1 / 2 ∙ π ∙ f ∙ С= 1/2 ∙ 3,14 ∙ 300 ∙ 12 ∙ 10 ^{– 6}  = 44 Ом

1-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:

2-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:

3-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:

4-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:

5-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:

6-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:

7-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:

8-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:

9-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:

10-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:

11-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:

12-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:

Произведём расчёт схемы рис. 8.1 без учёта потерь, для этого расчёт произведём по схеме рис. 8.3.

1-ая точка:

,А        и       

тогда:    

Отсюда:

2-ая точка:

,А        и       

тогда:    

Отсюда:

3-ая точка:

,А          и       

тогда:    

Отсюда:

4-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:

5-ая точка:

,А        и       

тогда:    

Отсюда:   

6-ая точка:

,А         и       

тогда:    

Отсюда:    

7-ая точка:

,А          и       

тогда:    

Отсюда:      

8-ая точка:

,А          и       

тогда:    

Отсюда:     

9-ая точка:

,А   и       

тогда:    

Отсюда:   

10-ая точка:

,А          и       

тогда:    

Отсюда:      

11-ая точка:

,А           и       

тогда:     

Отсюда:       

12-ая точка:

,А          и       

тогда:    

Отсюда:      

Результаты расчёта заносим в табл.8.1

Таблица 8.1

№ опы- та	Расчёт						Эксперимент
	без учёта потерь			с учётом потерь
	U	I	φ	U	I	φ	U	IК	IC	I	φ
	В	мА	град	В	мА	град	В	мА			град
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	0,8 1,8 2,5 3,5 4 4,3 4,6 4,7 4,8 4,85 5 5,2	8,18 20,9 26,8 39,5 40,9 37,7 34,5 16,8 9,1 0,23 6,36 21,8	-90 -90 -90 -90 -90 -90 -90 -90 -90 -90 90 90	0,8 1,8 2,5 3,5 4 4,3 4,6 4,7 4,8 4,85 5 5,2	8,24 21 27,1 40,3 44,5 43 45,6 44,1 45,2 47,7 50,9 90,7	-85 -85,7 -83,9 -82,1 -73,1 -68,1 -58,3 -33,9 -23,6 -12,8 -5,5 -6,9	0,8 1,8 2,5 3,5 4 4,3 4,6 4,7 4,8 4,85 5 5,2

Строем рассчитанные характеристики U = f(I) и φ = f(I) цепи для обоих случаев.

Пункт 2.

На лабораторном стенде собираем исследуемую цепь, параллельно соединив нелинейную индуктивность (элемент 27) и блок переменных ёмкостей. Ёмкость блока установливаем равной рассчитанной в РЛР № 6.7 величине.

При сборке цепи предусматриваем (используя перемычку) место включения амперметра в параллельные ветви и неразветвлённую часть цепи.

Пункт 3.

Установливаем с помощью осциллографа или частотомера соответствующую частоту напряжения синусоидального источника, после чего напряжение источника уменьшаем до нуля.

Вольт-амперную характеристику цепи снимать при плавном увеличении напряжения от нуля до величины, при которой ток в нелинейной индуктивности I_К ≈ 150 мА. Ориентировочное значение допустимого максимального напряжения может быть взято из п.2 РЛР N 6.5.

Разность фаз φ в каждом из опытов определять расчётным путём, либо графически с помощью векторных диаграмм.

Фактические величины напряжения U, токов I, I_Ки I_C, а также угла φ заносим в табл.8.1 и сравниваем с расчётными. Для удобства сравнения одну из измеряемых величин устанавливать в процессе эксперимента равной соответствующему расчётному значению.

Вывод: В результате выполнения данной расчётно-графической работы изучили свойства электрической цепи с параллельным соединением нелинейной индуктивности и конденсатора; при этом мы рассчитали эту цепь методом эквивалентных синусоид и построить вольт- и фазо-амперную характеристики цепи сначала пренебрегая потерями мощности в нелинейной индуктивности, а затем - учитывая их.