Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Исследование явления феррорезонанса

Цель работы: исследовать явление феррорезонанса в цепях с последовательным и параллельным соединением конденсатора и нелинейной катушкой индуктивности.

Общие сведения

В цепях переменного тока с конденсатором и катушкой, содержащий насыщающийся ферромагнитный сердечник, наблюдается целый ряд специфических явлений и, в частности, явление феррорезонанса, эффект стабилизации напряжения и другие.

Так, в цепи с последовательным соединением указанных элементов (рис. 9.1, а) наблюдается явление резонанса напряжений, что видно из вольт-амперных характеристик (ВАХ) такой цепи (рис. 9.1, б).

Уравнение равновесия напряжений цепи, если пренебречь потерями имеет вид:

(9.1)

Это уравнение, записанное для действующих значений напряжений и токов, может быть решено графически на основе алгебраического суммирования ординат ВАХ элементов.

ВАХ линейного конденсатора является прямой линией; ВАХ нелинейной катушки повторяет, как известно, форму кривой намагничивания материала сердечника. Построение семейства кривых на рис. 9.1, б выполнено в предположении отсутствия потерь и синусоидального характера напряжения сети. Из рис. 9.1, б следует, что при некотором значении тока в цепи наступает резонанс напряжений, при котором . Точка «» результирующей характеристики есть точка резонанса.


а

б	в
Рис. 9.1

Поскольку индуктивность нелинейной катушки зависит от значений тока, то есть L = f(I), а значения тока изменяются с изменением входного напряжения, то есть , ясно, что и индуктивность становится функцией приложенного напряжения:

(9.2)

Это обстоятельство определяет специфику возбуждения резонанса по сравнению с линейным вариантом цепи: его можно достичь не только изменением частоты сети или принудительным изменением параметров и цепи, но и простым изменением значений входного напряжения.

В силу указанных особенностей, определяемых наличием ферромагнитного сердечника, материал которого способен к насыщению, резонанс в такой цепи называется феррорезонансом напряжений.

Реальная ВАХ цепи (рис. 9.1, в) в силу наличия в цепи активного сопротивления отличается от идеальной, показанной на рис. 9.1, б.

Если последовательная LC -цепь питается от источника ЭДС (схема на рис. 9.1. а), то в цепи можно наблюдать при некотором значении входного напряжения скачок тока – «триггерный эффект» (рис. 9.1, в).

Феррорезонанс токов возникает в цепи с параллельным соединением нелинейной катушки и конденсатора (рис. 9.2, а). Для построения суммарной ВАХ такой цепи (рис. 9.2, б) нужно графически решить уравнение токов:

(9.3)

Точка «» есть точка резонанса, в которой выполняется условие . И феррорезонанс токов можно возбудить изменением значения входного напряжения.

Если параллельный контур питается от источника тока, то в цепи можно наблюдать скачок напряжения на параллельном контуре. Реальная ВАХ цепи (см. рис. 9.1, в) так же, как и в последовательном контуре, отличается от идеальной.


а

б	в
Рис. 9.2

Программа работы

1. Снять ВАХ линейной емкости и нелинейной индуктивности по схемам рис. 9.3, а и рис. 9.3, б; результаты занести в табл. 9.1.

2. Собрать схему (см. рис. 9.1, а) с последовательным соединением линейной емкости и нелинейной индуктивности. Плавно увеличивая напряжение на входе феррорезонансного контура с помощью автотрансформатора, уловить момент скачкообразного изменения тока в цепи (триггерный эффект). Убедиться, что после скачка с ростом напряжения ток далее нарастает плавно. Постепенно снижая напряжение на выходе автотрансформатора, зафиксировать его значение, соответствующее минимуму результирующей ВАХ цепи. Результаты занести в табл. 9.1.


а	б
Рис. 9.3

3. Собрать схему (см. рис. 9.2, а) с параллельным соединением линейной емкости и нелинейной индуктивности, снять ее ВАХ, результаты занести в табл. 9.1.

4. По результатам измерений согласно п.п. 2 и 3 построить ВАХ отдельных элементов и всей цепи для случаев последовательного и параллельного соединения - и С -элементов аналогично рис. 9.1, б, 9.1, в и 9.2, б, 9.2, в.

Таблица 9.1

№ опыта	ВАХ C- элемента	ВАХ L- элемента	ВАХ последовательного LC- контура	ВАХ параллельного LC- контура
U_С, B	I_С, А	U_L, B	I_L, А	U_Вх, В	I_Вх, А	U_Вх, В	I_Вх, А

Содержание отчета:

− электрические схемы испытаний;

− ВАХ отдельных элементов;

− ВАХ последовательного LC -контура (в одних осях с ВАХ L- и C- элементов);

− ВАХ параллельного LC -контура (в одних осях с ВАХ L- и C- элементов);

− выводы.

Контрольные вопросы и задания

1. Охарактеризуйте известные вам типы нелинейных активных, индуктивных и емкостных сопротивлений.

2. Какие физические явления могут наблюдаться в нелинейных и не могут в линейных цепях?

3. В чем принципиальное отличие феррорезонанса напряжений и токов от резонансов в соответствующих линейных цепях?

4. Назовите все способы возбуждения феррорезонанса в нелинейных цепях.

Библиографический список

1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник / Л.А. Бессонов; доп. Мин-вом образов. РФ для студ. вузов электротех. спец. – 11-е изд., испр. и доп. – М.: Гардарики, 2007. – 701 с.

2. Демирчан, К.С. Теоретические основы электротехники. В 3 т. Т.1: учебник / К.С. Демирчан, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин; доп. Мин-вом образов. РФ для студ. вузов электротех. спец. – 5-е изд. – СПб.: Питер, 2009. – 512 с.

3. Демирчан, К.С. Теоретические основы электротехники. В 3 т. Т.2: учебник / К.С. Демирчан, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин; доп. Мин-вом образов. РФ для студ. вузов электротех. спец. – 5-е изд. – СПб.: Питер, 2009. – 512 с.

4. Шебес, М.Р. Задачник по теории линейных электрических цепей: учеб. пособие для электротех. и радиотех. спец. вузов / М.Р. Шебес, М.В. Каблукова. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1992. – 544 с.

5. Гуляев, В.В. Расчет линейных электрических цепей: учеб. пособие / В.В. Гуляев, А.А.Кралин, А.С.Репин, И.В. Сычушкин. – Н. Новгород: ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2012. – 44 с.

Оглавление

Лабораторная работа № 1. Изучение методов расчета линейных электрических цепей …………………………….
Лабораторная работа № 2. Исследование процессов в однофазных цепях синусоидального тока ……………………
Лабораторная работа № 3. Резонанс напряжений …………..
Лабораторная работа № 4. Исследование процессов в индуктивно связанных катушках ……………………………….
Лабораторная работа № 5. Трехфазная цепь при соединении приемников треугольником ………………………………
Лабораторная работа № 6. Трехфазная цепь при соединении приемников звездой ……………………………………….
Лабораторная работа № 7. Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях ……………….
Лабораторная работа № 8. Исследование нелинейных электрических цепей …………………………………………..
Лабораторная работа № 9. Исследование явления феррорезонанса …………………………………………………….
Библиографический список ………………………………….

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78

Воспользуйтесь поиском по сайту: