Нелинейные эффекты в реактивных катушках

В теоретической электротехнике под реактивными катушками понимаются катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником. Подробно эффект искажения формы гармонического тока в реактивных катушках подробно исследован в литературе по теоретической электротехнике. Студентам предлагается по мере освоения методов численного решения дифференциальных уравнений попытаться найти форму тока в катушке под действием гармонической ЭДС, если динамическая магнитная проницаемость сердечника описывается выражением:

,

где - ток насыщения сердечника данной катушки, i – текущее значение тока в катушке, k – коэффициент пропорциональности. 

Независимо от решения этой теоретической задачи проводится исследование формы тока в катушке модуля ФПЭ-7М с обработкой результатов на персональном компьютере. Методика исследования заключается в следующем.

Сигнал, пропорциональный току в катушке, снимается с резистора R2 модуля и поступает на вход звуковой карты компьютера, которая является, по сути, аналого-цифровым преобразователем с умеренно широкополосной характеристикой. В ней он переводится в цифровую форму и становится пригодным для анализа компьютерными методами.

В компьютере активизируется программа «SpectralLab», которая позволяет в числе прочего позволяет 1) наблюдать осциллограмму сигнала и 2) получить спектр сигнала, т.е. набор составляющих сигнала с указанием их частот, амплитуд и фаз колебаний. Для облегчения задачи приводятся рабочие окна данной программы в основных опциях.

Работа с программой « spectralab»

1.После загрузки программы «SpectraLab» и появления окна (рис. 4.1) щелкнуть кнопку «View», после чего под ней выбрать режимы «Time series» и «Spectrum» (одновременно).

2.Щелкнуть кнопку «OPTIONS» и выбрать «Time series». Появится (рис.4.2) для воспроизведения осциллограммы.

Рис. 4.1

Рис. 4.2. Начальные установки

В этом окне снова щелкнуть кнопки «OPTIONS» и «Time series». Появится окно «Time series D O», в котором надо произвести начальные установки программы, указанные на рисунке. 

Рис. 4.3

3.Закрыть два последних окна и снова последовательно щелкнуть «OPTIONS» и «Spectpum». Появится окно для воспроизведения спектра. В этом окне щелкните «Options», открыв вспомогательное окно для начальных установок по образцу, показанному на рис.4.3.

4. Закройте два последних окна, после чего можно работать с программой. Удостоверьтесь только, что в окне «Avg» установлено «Infinitive», а в иконке Peak Hold видна «птичка».

Далее кабель входа «У» осциллографа подключается к переходнику звуковой карты компьютера и получаются результаты спектрального анализа при напряжениях на входе модуля ФПЭ-7М 50, 125, 150 и 180 В. 

Обработка результатов спектрального анализа

Программа «Spectralab» позволяет, получив изображение спектра сигнала и совместив курсор (крестик) с концом спектральной линии, щелкнуть правой кнопкой мыши и отсчитать частоту гармоники и ее уровень относительно уровня сигнала в децибелах. 

Работа №5