Исследование простых цепей несинусоидального тока (Лабораторная работа № 16Н)

действующие значения несинусоидальных токов и напряжений определяются по формулам: , ;3)активные мощности отдельных элементов определяются как алгебраические суммы активных мощностей отдельных гармоник:  Р = Р₁ + Р₃.

Расчет токов и напряжений в исследуемых схемах для каждой из гармоник может быть выполнен по закону Ома как в обычной форме:

,    U_R=I·R,      U_L=I·X_L ,    U_C=I·X_C,

так и в комплексной форме:   

, U_R=I·R,      U_L=I·jX_L ,    U_C=I·(-jX_C).

Действующее значение несинусоидального тока:    .

При изменении емкости конденсатора  C = var = Cv в рассматриваемой схеме могут наблюдаться резонансные явления на частоте любой из гармоник. Токи отдельных гармоник будут изменяться каждый по своей резонансной характеристике (на рис. 16.4 показаны пунктиром), максимумы которых будут смещены. Кривая действующего значения всего тока I = f(Cv) , будет иметь два максимума в точках, соответствующих резонансным значениям емкости конденсатора для различных гармоник.

Измерения действующих значений несинусоидальных токов и напряжений производятся, как правило, измерительными приборами электродинамической или электромагнитной системы (приборами непосредственного  измерения). Применение для этих целей цифровых электронных приборов косвенного измерения может привести к погрешности измерений.

Рис. 16.4

16.4. Расчетная часть

1. Выполнить расчет схемы рис. 16.1 при действии только основной гармоники ЭДС Е₁. Определить ток I₁ и напряжения на отдельных участках U_R1, U_L1. Результаты расчета записать в табл. 16.2, 16.3.

2. Выполнить расчет схемы рис. 16.1 при действии только третьей гармоники ЭДС Е₃. Определить ток I₃ и напряжения на отдельных участках U_R3, U_L3. Результаты расчета записать в табл. 16.2, 16.3.

3. Выполнить расчет схемы рис. 16.1 при совместном действии основной и третьей гармоник ЭДС Е₁ и Е₃. Определить ток I и напряжения на отдельных участках U_R, U_L. Результаты расчета записать в табл. 16.2, 16.3.

4. Выполнить полный расчет схемы рис. 16.2 согласно п.1, 2, 3. Результаты расчета записать в табл. 16.2.

5. Для схемы рис. 16.3 рассчитать и построить графическую диаграмму резонансной характеристики I = f(Cv) при изменении емкости конденсатора Cv от 0 до 100 мкФ.

6. Определить  для схемы рис. 16.3 значения емкости конденсатора Ср₁ - из условия резонансного режима на 1-й гармонике и Ср3 - из условия резонансного режима на 3-й гармонике. Для полученных значений емкости конденсатора Ср1 и Ср3 определить действующие значения тока Iр1 и Iр3 Результаты расчета записать в табл. 16.4, 16.3.

Т а б л и ц а   16.2

Т а б л и ц а   16.3

Т а б л и ц а   16.4

16.5. Экспериментальная часть

1. Собрать электрическую цепь в соответствии с рабочей схемой рис.16.4. Источник несинусоидальной ЭДС с заданными параметрами получить путем последовательного включения двух источников синусоидальных ЭДС: Е₁ с частотой f  от сети и Е₃ с частотой 3f от специального генератора.  При соединении источников ЭДС следует соблюдать полярность выводов согласно рабочей схеме.

2. Установить параметры  элементов согласно заданию. Измерить действующие значения тока и напряжений на отдельных элементах: а) при действии только источника ЭДС Е₁ (источник ЭДС Е₃ отключен);

б) при действии только источника ЭДС Е₃ (источник ЭДС Е₁ отключен);

в) при совместном действии обоих источников ЭДС Е₁и Е₃ одновременно. Результаты измерений записать в табл. 16.2, 16.3.

3. Собрать электрическую цепь в соответствии с рабочей схемой рис.16.5. Выполнить в цепи измерения, аналогичные п.2. Результаты измерений записать в табл. 16.2, 16.3.

4. Собрать электрическую цепь в соответствии с рабочей схемой рис.16.6. Изменяя емкость конденсатора Cv в заданном диапазоне значений от 0 до 100 мкФ выполнить измерения тока для 6-8 значений Cv. Результаты  этих измерений нанести на графическую диаграмму резонансной характеристики