новая папка 1 / 641013
.pdfЛабораторная работа № 2
Анализ цепей с магнитосвязанными элементами
Цель работы – изучение явлений и экспериментальное определение пара-
метров элементов в магнитосвязанных электрических цепях; исследование ос-
новных свойств последовательного согласного и встречного соединения магни-
тосвязанных катушек индуктивности.
1.Объект исследования и средства измерения
Вкачестве объекта исследования используется стенд НТЦ-01.06 «Теоре-
тические основы электротехники», включающий в себя измерительные прибо-
ры, амперметры, регулируемые и нерегулируемые резисторы. Напряжения мо-
гут измеряться цифровым мультиметром по указанию преподавателя (лаборан-
та). Измерения параметров проводятся для магнитосвязанных катушек индуктивности L4 и L5.
2.Порядок выполнения работы
2.1.Собрать схему, изображенную на рис. 4 для определения параметров катушек индуктивности. Плавно увеличивая напряжение источника питания,
добиться по показаниям амперметра А22 величины тока 0,3..0,4 А по указанию преподавателя или лаборанта. Заполнить первую строку табл. 3. При этом ам-
перметр А22 покажет значения тока I, вольтметры V31 и V11 –напряжения U1 и
U2 соответственно. Плавно уменьшить напряжение источника питания до нуля,
отключить тумблер S12.
2.2.В схеме рис. 4 удалить перемычку «1-2», установить перемычки «3-4»
и«5-6», выполнив подключение катушки L5 к источнику питания. Плавно уве-
личивая напряжение источника питания, добиться по показаниям амперметра
А22 такой же величины тока, как и в п. 2.1.
11
S12
a
T1 
~36B 
n
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
R10 |
|
L2 |
|
|
|
|
|
|
|
C1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PV11 |
|
|
|
S12 |
PA22 |
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
PA32 |
PV31 |
PA33 |
|
A PA32 |
|
A PA33 |
|
|||||
|
|
A |
V |
|
A |
||||
|
PV21 V |
M |
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
5 |
6 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
PV31 |
* |
|
* |
|
PV11 |
R11 C1 |
L2 |
L1 |
|
|
|
|
||||||
V |
L4 |
|
8 |
L5 |
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 3 |
|
|
|
|
|
|
Rш |
|
|
2 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 4. Исследование магнитосвязанных элементов
Записать показания измерительных приборов, заполнить вторую строку табл. 3.
Плавно уменьшить напряжение источника питания до нуля, отключить тумблер
S12.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
Определение параметров катушек индуктивности |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Измерено |
|
|
|
Вычислено |
|
|
|||
Нагрузка |
|
U1 |
U2 |
I |
P |
Z |
R |
X |
L |
XM |
M |
k |
|
|
В |
В |
А |
Вт |
Ом |
Ом |
Ом |
Гн |
Ом |
Гн |
|
Катушка ин- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дуктивности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Катушка ин- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дуктивности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.3. Исследовать режим цепи с последовательным соединением магни-
тосвязанных катушек индуктивности при согласном и встречном включениях.
В схеме установить перемычки «1-3» и «6-7», удалить перемычки «3-4» и «5-6». Плавно увеличивая напряжение источника питания, добиться по показа-
ниям амперметра А22 величины тока 0,3..0,4 А по указанию преподавателя или
12
лаборанта. Выполнить измерения и записать результаты в табл. 4. При этом ам-
перметр А22 покажет значение тока I, вольтметры V31, V11 и V21 – напряже-
ния U1, U2 и U соответственно. Плавно уменьшить напряжение источника пи-
тания до нуля, отключить тумблер S12.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
|
Последовательное соединение катушек индуктивности |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Способ со- |
|
|
Измерено |
|
|
|
Вычислено |
|||||
единения |
U |
I |
|
P |
|
U1 |
U2 |
Z |
|
R |
|
X |
катушек |
В |
А |
|
Вт |
|
В |
В |
Ом |
|
Ом |
|
Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.4. Изменить способ включения катушек, удалив перемычки «1-3» и «6-7», и установив перемычки «1-8» и «3-4». Плавно увеличивая напряжение источника питания, добиться по показаниям амперметра А22 такой же величи-
ны тока, как и в п. 2.3. Выполнить измерения и записать результаты в табл. 4.
Плавно уменьшить напряжение источника питания до нуля, отключить тумблер
S12.
3.Обработка результатов измерений и их анализ
3.1.Определить модуль полного сопротивления каждой из катушек Z1,
Z2, их активные и реактивные сопротивления R1, R2, Х1, Х2, индуктивности L1, L2, сопротивление взаимной индукции Хм, взаимную индуктивность М и коэф-
фициент связи К.
3.2. По численным значениям измеренных параметров табл. 4 определить,
какая строка соответствует согласному, а какая – встречному включению кату-
шек индуктивности L4 и L5. Указать способы их включения в таблице.
3.3. По результатам измерений в цепях с последовательным согласным и встречным включениями катушек рассчитать модуль полного входного сопро-
тивления цепи, активную и реактивную составляющие этого сопротивления.
13
Модуль полного сопротивления рассчитать двумя методами: по параметрам ка-
тушек и по закону Ома.
3.4. Построить векторные диаграммы токов и напряжений для всех случа-
ев включения катушек. Пример построения векторных диаграмм для последо-
вательного согласного и последовательного встречного включений приведен на рис. 5.
а |
+j |
|
|
|
|
|
|
б |
+j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Ic jXM |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U2 |
Ic jXL2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IB |
jX |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IcR 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
bc |
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ic jXM |
|
|
|
|
IbcB jXM |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U2 |
|
IB |
jX |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
bc |
|
L2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
U1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IB |
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U1 |
|
|
bc |
|
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
Ic jXL1 |
|
|
|
|
|
IbcB |
jXL1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
I |
bc |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IB |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
bc |
|
|
0 |
I |
bc |
R |
1 |
|
|
|
0 |
IB |
R |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
bc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рис. 5. Пример построения векторных диаграмм для последовательного согласного (а) и последовательного встречного (б)
включений катушек индуктивности
4. Контрольные вопросы
4.1. Что называется эдс самоиндукции и как определяется ее направле-
ние? Напишите аналитическое выражение эдс самоиндукции.
4.2. Что называется эдс взаимоиндукции и как определяется ее направле-
ние? Напишите аналитическое выражение эдс взаимоиндукции.
14
4.3. Как изменяется сопротивление цепи при встречном и согласном включении магнитосвязанных катушек? Напишите аналитические выражения для напряжения.
4.4. Как определяется экспериментальным и расчетным путем коэффици-
ент взаимоиндукции?
4.5. От каких факторов зависит взаимная индуктивность двух катушек?
4.6. Как определяется знак взаимной индуктивности?
4.7. Напишите в символической форме выражения для определения паде-
ния напряжения на магнитосвязанных элементах при согласном и встречном включении.
5. Вопросы для допуска
5.1. Схемы включения амперметров, вольтметров, ваттметров и опреде-
ление их показаний.
5.2.Отличия электрических параметров при согласном и встречном включении магнитосвязанных катушек индуктивности.
5.3.Вычисление взаимной индуктивности.
5.4.Правила разметки зажимов магнитосвязанных элементов.
Рекомендуемая литература
1. Зевеке, Г.В. Основы теории цепей [Текст]: учебник для вузов/ Г.В. Зе-
веке, П. А. Ионкин, А.В. Нетушил. – Москва: Энергоатомиздат, 1989. – 528 с.
2. Демирчян, К.С. Теоретические основы электротехники [Текст]. В 3-х т.
Т.1: учебник для вузов/ К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин,
В.Л. Чечурин. – Санкт-Петербург: Питер, 2003. – 463 с.
3. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники [Текст]. Элек-
трические цепи в 2 ч. Часть 1: учебник для академического бакалавриата/
Л.А. Бессонов. - Москва: Издательство Юрайт, 2016. – 364 с.
15
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
НА ЛАБОРАТОРНОМ СТЕНДЕ НТЦ-01.06
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ №1-2
по дисциплине «Теоретические основы электротехники»
Шпиганович Александр Николаевич
Довженко Сергей Викторович
Редактор: Т.А. Семенихина |
|
Подписано в печать |
. Формат 60×84 1/4. Бумага офсетная. |
Ризография. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №
Издательство Липецкого государственного технического университета. Полиграфическое подразделение издательства ЛГТУ.
398600, Липецк, ул. Московская, 30.
16