Основные теоретические положения

При параллельном включении нелинейной катушки индуктивности и конденсатора в цепи может возникнуть феррорезонанс токов.

На рис. 4.1 приведена схема данной цепи, а на рис. 4.2 – ее графический расчет.

Рис. 4.1 Рис. 4.2

При условии отсутствия потерь в катушке напряжение на ней опережает ток по фазе на /2, а на конденсаторе ток опережает напряжение на /2, следовательно, токи параллельных ветвей находятся в противофазе.

Общий ток

.

Разность абсцисс графиков и дает кривую . Точка соприкосновения кривой с осью ординат на рис. 4.2 соответствует феррорезонансу токов .

Практически из-за потерь в стали и в сопротивлении обмотки кривая имеет вид, приведенный на рис. 4.3. Даже при равенстве реактивной составляющей первой гармоники тока и тока общий ток не равен нулю: он содержит активную составляющую первой гармоники и высшие гармоники тока в катушке.

Рис. 4.3

Если питать цепь от источника тока, то плавное изменение тока на участке 0–1 приводит к плавному увеличению напряжения. Дальнейшее увеличение тока приводит к скачкообразному увеличению напряжения на участке 1–2 и изменению угла сдвига фаз между векторами и : емкостный характер цепи изменяется на индуктивный. Последующее увеличение тока сопровождается плавным возрастанием напряжения.

Уменьшение тока приводит к плавному уменьшению напряжения до точки 3, когда напряжение скачком падает и вновь меняется знак угла сдвига фаз.

Полную кривую без скачков можно снять при питании цепи от источника напряжения.

Задание для самостоятельной подготовки

1. Выделите устойчивые участки ВАХ параллельного феррорезонансного контура и постройте векторные диаграммы для этих участков, выбрав значение тока источника, которому соответствуют три значения напряжения.

2. Приведите примеры практического применения явления феррорезонанса.

Порядок выполнения работы

Лабораторная работа выполняется на стенде № 2.

1. Соберите цепь по схеме, приведенной на рис. 4.4.

2. Разорвите ветвь с катушкой и снимите ВАХ конденсатора . Восстановите ветвь с .

Рис. 4.4

3. Разорвите ветвь с конденсатором и снимите ВАХ катушки . Восстановите ветвь с .

Результаты измерений пп.2 и 3 занесите в табл. 4.1.

4. По данным табл. 4.1 графически постройте результирующую ВАХ цепи, содержащей параллельно включенные катушки и конденсатор . При этом активные составляющие токов складываются арифметически, реактивные составляющие – алгебраически, а полные – геометрически.

Таблица 4.1

Конденсатор					Катушка
Измерено			Вычислено		Измерено			Вычислено
,В	,А	,Вт	,А	,А	,В	,А	,Вт	,А	,А

5. Для параллельного феррорезонансного контура снимите восходящую и нисходящую ветви ВАХ путем регулирования напряжения на входе цепи. Результаты замеров занесите в табл. 4.2.

6. Соберите цепь по схеме, приведенной на рис. 4.5.

7. Снимите восходящую и нисходящую ветви ВАХ параллельного контура, регулируя ток реостатом . Напряжение на выходе трансформатора при этом должно оставаться неизменным. Результаты замеров занесите в табл. 4.2.

8. По данным табл. 4.2 постройте ВАХ параллельного феррорезонансного контура. Сопоставьте ее с расчетной ВАХ, полученной в п. 4.

Рис. 4.5

Таблица 4.2

Регулирование напряжения				Регулирование тока
Восходящая ветвь		Нисходящая ветвь		Восходящая ветвь		Нисходящая ветвь
, В	, А	, В	, А	, В	, А	, В	, А

Литература: [1, § 22.5; 2, § 15.58–15.60; 3, § 25.13].