Исследование управляемой нелинейной катушки индуктивности (Лабораторная работа № 27)

тельно - линейным резистором R_oи идеальной нелинейной катушкой i(y). Вебер-амперная  характеристика  магнитной цепи аппроксимирована уравнением iw=a·sh(b·Ф), а вольт-амперная характеристика катушки в режиме без подмагничивания - уравнением I=c·U+ d·U⁵. Коэффициенты уравнений аппроксимации  заданы в табл. 27.1.

3. Рабочие схемы исследуемых цепей и схемы включения измерительных приборов (рис. 27.2 и 27.3).

Т а б л и ц а   27.1

27.3. Теоретические сведения и методические указания

Управляемая  нелинейная катушка содержит на общем магнитном сердечнике две обмотки - рабочую обмотку w, которая включается в рабочую цепь переменного тока, и обмотку управления w_y, в которую подается от постороннего источника постоянный ток I_у. Под воздействием постоянной намагничивающей силы I_уw_y  процесс перемагничивания сердечника смещается в область магнитного насыщения. Это приводит к увеличению тока в рабочей обмотке, что  эквивалентно  уменьшению ее реактивного сопротивления. Таким образом осуществляется управление током рабочей обмотки посредством изменения тока в обмотке управления. Для устранения обратного влияния тока рабочей  обмотки на цепь управления катушку конструктивно выполняют из двух одинаковых элементов (рис. 27.1б). Обмотки управления отдельных элементов включаются последовательно-встречно, благодаря чему переменные ЭДС, наводимые в них, направлены встречно и взаимно компенсируются.

При работе управляемой нелинейной катушки в качестве отдельного элемента сложной цепи ее режим будет определяться двумя факторами: а)напряжением (током) на ее зажимах и б)током управления I_у. Из этого следует, что для расчета режима в такой цепи управляемая нелинейная катушка должна быть представлена семейством вольт-амперных характеристик I(U) для различных значений тока управления I_у=const.

Семейство вольт-амперных характеристик нелинейной катушки в режиме подмагничивания постоянным током I_уполучается из расчетной вольтамперной характеристикибез подмагничивания путем ее параллельного смещения по оси I на расстояние DI=к·I_у(рис. 27.3) , где коэффициент к зависит от соотношения чисел витков катушек w_y /w и от геометрических размеров магнитопровода.

Для цепи с последовательным соединением активного сопротивления  (нагрузки) R и  управляемой нелинейной катушки U_L=f(I,I_у) уравнение 2-го закона Кирхгофа имеет вид: E = U_R + U_L  - в комплексной форме или  - в обычной форме. Учитывая, что U_R =I·R, получим  уравнение эллипса с полуосями Eи E/R:

 .

Для графического расчета режима схемы рис. 28.1 при заданной ЭДС источника Е и сопротивлении нагрузки R на графическую диаграмму семейства вольтамперных характеристик управляемой нелинейной катушки U_L=f(I,I_у)наносится эллипс с полуосями Е и Е/R, точка пересечения которого с соответствующей характеристикой определяет рабочую точку катушки (рис. 27.3). Из диаграммы непосредственно следуют величины U_L и I, а напряжение