- •Нелинейные электрические цепи
- •Содержание
- •Лабораторная работа №1 исследование нелинейных цепей постоянного тока
- •Основные теоретические положения
- •Задание для самостоятельной подготовки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 2 исследование электрической цепи, содержащей катушку индуктивности с ферромагнитным сердечником
- •Основные теоретические положения
- •Задание для самостоятельной подготовки
- •Порядок выполнения работы
- •Задание для самостоятельной подготовки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 4 исследование явления феррорезонанса токов
- •Основные теоретические положения
- •Задание для самостоятельной подготовки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 5 исследование электрической цепи, содержащей трехфазный трансформатор с ферромагнитным сердечником
- •Основные теоретические положения
- •Задание для самостоятельной подготовки
- •Порядок выполнения работы
- •Основные теоретические положения
- •Задание для самостоятельной подготовки
- •Порядок выполнения работы
- •Задание для самостоятельной подготовки
- •Порядок выполнения работы
- •Список рекомендуемой литературы
- •Нелинейные электрические цепи
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
Выделите устойчивые участки ВАХ параллельного феррорезонансного контура и постройте векторные диаграммы для этих участков, выбрав значение тока источника, которому соответствуют три значения напряжения.
Приведите примеры практического применения явления феррорезонанса.
Порядок выполнения работы
Лабораторная работа выполняется на стенде № 2.
Соберите цепь по схеме, приведенной на рис. 4.4.
Разорвите ветвь с катушкой и снимите ВАХ конденсатора . Восстановите ветвь с .
Рис. 4.4
Разорвите ветвь с конденсатором и снимите ВАХ катушки . Восстановите ветвь с .
Результаты измерений пп.2 и 3 занесите в табл. 4.1.
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 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для параллельного феррорезонансного контура снимите восходящую и нисходящую ветви ВАХ путем регулирования напряжения на входе цепи. Результаты замеров занесите в табл. 4.2.
Соберите цепь по схеме, приведенной на рис. 4.5.
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.
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].