ТОЕ лабы

4.4Вычислить величины, указанные в графах "вычислено" табл. 7.3: yц, gц , bc

-по формулам п.3.3, L1, IL и Ia - как в п.4.1. В графу "С" записать значения, найден-

4.5Построить графики зависимости I, I2, IL, Ia от емкости С (в общей системе координат).

4.6По данным табл. 7.3 построить три векторные диаграммы для режимов, указанных в п.4.3.

5 Контрольные вопросы и задачи:

5.1В каких цепях и при каких условиях возникает резонанс токов? Регулированием каких величин можно достичь выполнения этих условий?

5.2В чем проявляется резонанс токов? Ответ иллюстрировать графиками и векторными диаграммами, построенными по результатам измерений и вычислений.

5.3Какие из проявлений резонанса токов могут быть использованы в цепи на рис. 7.1 для определения момента поступления резонанса при регулирований L или С?

5.4С помощью рассуждений и соответствующих формул подтвердите или скорректируйте графики зависимости I (L); IL (L); Ic(L); Ia(L).

5.5То же, что и в п.5.4 для I(C), IL(C), Ia(C), Ic(C).

5.6Проанализируйте зависимость bL(L) для катушки с R и L и объясните, почему при заданных значениях R и С резонанс в цепи на рис. 7.1 может приходить при двух значениях L?

При каких значениях С резонанса вообще не может быть в цепи с заданными R и L катушки?

5.7Задача. Цепь содержит две параллельно соединенные ветви с параметрами:

R1 = 10 Ом, R2 = 10 Ом, С2 = 200 мкФ, L = 0,2 Г.

При какой частоте в этой цепи наступит резонанс токов? Как изменится резонансная частота, если R2=0?

43

5.8 Задача. В заданной цепи R1=60 Ом, R2=40 Ом, R=50 Ом, XL=80 Ом. Определить XC, при котором в цепи будет резонанс токов. Вычислить общий ток при

U=220 B.

5.9 Задача. В изображенной цепи R=40 Ом, R1=80 Ом, Xc=24 Ом. Определить XL , при котором в цепи создается резонанс токов.

Вычислить I1, I2, I, если U = 120 B.

5.10 Задача. Показания приборов: U =160 В, I1=2A, I3=8 A, I2=8,246 А. В цепи резонанс токов.

Вычислить параметры схемы: R, Xl, Хс, а также L и С, если частота f=50 Гц.

44

Лабораторная работа 8 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

С ВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИЕЙ

Цель работы - экспериментальное определение взаимной индуктивности, опытная проверка законов Кирхгофа в индуктивно-связанных цепях, освоение методики расчета таких цепей.

1 Описание исследуемого устройства и методов измерений взаимной индуктивности.

1.1В работе исследуются три катушки, расположенные на сердечнике, при различных значениях немагнитного зазора. Конструктивное исполнение исследуемого устройства показано на рис. 8.1, где W1, W2, W3 - обмотки, l0 - немагнитный зазор. Величина l0 регулируется толщиной прокладок из изоляционного материала.

1.2Метод амперметра и вольтметра определения взаимной индуктивности основан на том, что при протекании переменного тока по одной катушке в другой индуктивности ЭДС. Связь между действующими значениями тока и ЭДС определяется

E2 = I1ωM.

Отсюда следует, что для определения М необходимо измерить ток в одной катушке и напряжение на зажимах другой (при сопротивлении обмотки вольтметра значительно большем, чем сопротивление обмотки катушки, можно принять Е2 = U2).

1.3 Метод согласного и встречного включения определения взаимной индуктивности заключается в нахождении эквивалентной индуктивности L′ при согласном включении двух последовательно соединенных обмоток и L′′ при встречном. Измерения для вычисления L′ и L′′ производят с помощью амперметра, вольтмет-

ра и ваттметра, по показаниям которых вычисляют, ZЭ′, RЭ′, XЭ′, при согласном

45

соединении и ZЭ², RЭ², XЭ², - при встречном. Взаимную индуктивность опреде-

ляют по формуле:M = Xэ¢ − Xэ² . 4ω

Рисунок 8.1

2 Домашняя подготовка к работе:

2.1Изучить явление взаимоиндукции и методов расчета индуктивносвязанных цепей но учебнику 1, § 2.3, 3.36-3.42.

2.2Составить в общем виде систему уравнений Кирхгофа, необходимо для расчета индуктивно-связанной цепи на рис. 8.2. Вариант схемы выбрать из таблицы 8.1.

Таблица 8.1

Схему цепи, расчетные уравнения и окончательные выражения произвести в отчете.

46

Рисунок 8.2

47

2.3 Заготовить бланк отчета со схемами и таблицами, приведенными в разделе. 3 Порядок выполнения работы:

3.1 Метод амперметра и вольтметра.

3.1.1 Собрать цепь по схеме рис. 8.3, подключив ее к выходным зажимами источника переменного регулируемого напряжения (ИРН).

Рисунок 8.3

3.1.2 Измерить напряжение, ток и мощность, необходимые для вычисления R1, L1, M12, M13 при различных значениях зазора l0 в магнитопроводе. Результаты записать в табл. 8.2.

Таблица 8.2

3.1.3 Изменив соответствующим образом схему на рис. 8.3, выполнить измерения, необходимые для определения R2, L2, M21, M23. Результаты измерений записать в табл. 8.3.

48

Таблица 8.3

3.1.4 Внести изменения в схему рис. 8.3 с целью определения R3, L3, M31, M32. Результаты измерений запасать в табл.8.4.

Таблица 8.4

3.2 Метод согласного и встречного включения:

3.2.1Собрать цепь по схеме рис. 8.4, подключив ее к выходным зажимам ИРН.

3.2.2Измерить при одном значении зазора lо, ток, напряжение и мощность при согласном и встречном включении различных сочетаний обмоток: 1-2, 2-3 и 3-1. Для этого предварительно необходимо опытно определить одноименные зажимы катушек исследуемого устройства. Величину зазора указывает преподаватель. Результаты измерений записать в табл. 8.5.

Рисунок 8.4

49

Таблица 8.5

3.3 Исследование распределения напряжений и токов:

3.3.1 Собрать разветвленную электрическую цепь по схеме варианта своей бригады, измерить общее напряжение, напряжение и ток ветвей электрической цепи. Результаты записать в табл. 8.6

Таблица 8.6

Примечание: 1 Величину зазора и общее напряжение указывает преподава-

тель.

4 Обработка результатов измерений:

4.1 Рассчитать параметры, указанные в графе "Вычислено" табл. 8.2, 8.3, 8.4. Проверить равенства: M12=M21, M23=M32, M13=M31.

4.2Построить графики М12 = ƒ(l0), М23 = ƒ(l0), М32 = ƒ(l0).

4.3Рассчитать и записать в табл. 8.5 значения M12, M23, M31, используя резуль-

таты пункта 3.2.2.

4.4По данным табл. 8.5 для последовательного соединения одной из пар обмоток построить векторные диаграммы при согласном и встречном включении.

4.5Рассчитать U1, I1, U2, I2, U3, I3 для исследуемой цепи пункта 3.3.1 при за-

данном U и l0. Параметры R1, L1, R2, L2, R3, L3, M12, M13, M23 взять из табл. 8.2, 8.3, 8.4 при соответствующем l0. Параметры R и С взять с макета исследуемой цепи. Результаты записать в строку "Вычислено" табл. 8.6 и сравнить с измерительными значениями.

50