Построение диаграмм

По данным табл. 1 в масштабах ___ В/клетка; ___ мА/клетка построены топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов исследованных режимов.

Симметричный режим

Несимметричный режим

Обрыв линии Аа

Обрыв фазы ab

Включение фазы С на нейтраль N

Расчет мощности в симметричном режиме

Мощность =____________________________Вт,

________________________Вт.

Расчет при включении фазы нагрузки на нейтраль источника

Комплексные линейные напряжения:

В; В; В.

Фазные токи:

А, А, А.

Линейные токи:

А, А, А;

А, А, А;

А, А, А.

Работу выполнил: _____________________________________

Работу принял: _______________________________________

Лабораторная работа № 11 Исследование линейной электрической цепи несинусоидального периодического тока

Целью работы является экспериментальное подтверждение метода расчета цепи несинусоидального периодического тока.

1. Общие сведения

Периодическую несинусоидальную функцию, например напряжения u(t) , где Т – период, можно представить тригонометрическим рядом Фурье

,

где U₀ – постоянная составляющая; – гармонические составляющие.

Гармоническая составляющая, период Т которой равен периоду , называется основной. Остальные гармоники называются высшими.

Расчет линейной электрической цепи несинусоидального периодического тока основан на принципе наложения. Расчет цепи ведут отдельно для постоянной составляющей, основной и двух-трех высших гармоник.

Для расчета токов и напряжений гармонических составляющих используют комплексный метод расчета. При этом следует иметь в виду, что комплексные сопротивления индуктивности и емкости зависят от номера k гармоники. Принцип наложения справедлив только для мгновенных значений несинусоидальных токов и напряжений. Ток и напряжение ветви:

; ,

где номер последней высшей гармоники, принятой в расчете.

Действующее значение (например, тока ) рассчитывается по формуле

,

где – постоянная составляющая, действующее значение -й гармоники.

Активная мощность цепи равна сумме активных мощностей постоянной и гармонических составляющих

.

Реактивная и полная мощность определяется по формулам

; S  U I,

где: , действующие значения напряжения и тока.

Коэффициент мощности k_м .

Для оценки степени отличия несинусоидальной кривой от синусоиды используют коэффициенты:

формы ( – средне выпрямленное значение);

амплитуды ( – максимальное значение несинусоидального тока);

искажения ( – действующее значение тока основной гармоники).

2. Содержание и порядок выполнения работы

В лабораторной работе экспериментально подтверждается метод расчета цепи несинусоидального тока, основанный на принципе наложения. Проводится два опыта.

В первом опыте исследуют электрическую цепь с напряжением на входе в форме знакопеременных импульсов (рис. 11.1). Ряд Фурье для такого напряжения имеет вид

.

Во втором опыте на вход цепи подают напряжение синусоидальной формы, равное первой, третьей и пятой гармонике разложения исходного напряжения в ряд Фурье. Входные напряжения в опытах соответственно составляют: ;

Рис. 11.1

; .

Источником несинусоидального напряжения в форме знакопеременных импульсов является модуль ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Этот модуль также позволяет получить необходимые синусоидальные напряжения.

Пассивные элементы электрической схемы выбирают из блоков МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ и МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ. Рекомендуемые значения: L  50, 60, 70 или 80 мГн; С  56, 68 или 82 мкФ. Активное сопротивление R_к катушки измеряют мультиметром. Сопротивление R 10 Ом берут из блока МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ.

Измерения действующих значений напряжения u и тока i, активной мощности Р и угла сдвига фаз выполняют встроенные в модуль ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ приборы. Для измерения действующего значения напряжения u_С служит мультиметр РР блока МОДУЛЬ МУЛЬТИМЕТРОВ. Для получения зависимостей от времени используют осциллограф.

• Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1П протокола измерений. Тумблер SA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ установить в положение I2.

• Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

• Установить в модуле РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ заданные преподавателем величины индуктивности L катушки и емкости С конденсатора. Измерить мультиметром активное сопротивление R_к катушки. Записать эти значения в протокол измерений.