МИНИСТЕРТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ

Г.Г. Гаврилов

Лабораторная работа №5

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Методические указания для

проведения лабораторной

работы по ТОЭ ч. I

Специальности 140204,

140205, 140211, 140601

Киров 2011

УДК 621.3 (075.8)

Г12

Рецензент: кандидат технических наук, доцент кафедры ЭМА В.А. Головенкин

Гаврилов Г.Г.Исследование цепи синусоидального тока с индуктивно связанными элементами: методические указания к лабораторной работе №5 по ТОЭ ч. I для студентов дневного отделения [Электрон.]/ Г.Г. Гаврилов: спец. 140204, 140211, 140601

Редакция авторская

Компьютерная верстка П.Н. Шаурко

610000, г, Киров, Московская ул., 36

© Г.Г. Гаврилов, 2011-04-13

© Вятский государственный университет, 2011

Целью работы является экспериментальное исследование цепи синусоидального тока, содержащей участки с индуктивно связанными элементами.

1. Общие сведения

На рис. 5.1 показан контур 1 с электрическим током i₁. Магнитный поток, создаваемый этим током и сцепленный с этим контуром, называется потоком самоиндукции Φ_1L.

Расчетная величина потокосцепление самоиндукции контура 1 или неразветвленной электрической цепи обозначается Ψ_1L. В линейной электрической цепи потокосцепление Ψ_1L = L₁i₁, где L₁ собственная индуктивность или просто индуктивность контура 1.

При протекании переменного тока в окружающем контур или электрическую цепь пространстве создается переменный магнитный поток. В контуре индуцируется ЭДС самоиндукции, а на зажимах цепи возникает напряжение самоиндукции

.

Если часть магнитного потока индуктивности L₁ сцепляется с витками контура 2, в нем возникает поток взаимной индукции Φ_2М. В линейной электрической цепи потокосцепление взаимной индукции определяется выражением Ψ_2М = М₂₁i_1, где М₂₁ взаимная индуктивность контуров 1 и 2.

При изменении магнитного потока взаимной индукции во втором контуре возникает ЭДС взаимоиндукции. Напряжение взаимоиндукции

.

Напряжение на индуктивно связанных элементах электрической цепи определяются составляющими напряжений само- и взаимоиндукции. Если собственная индуктивность контура 2 L_2, а напряжения на их зажимах u₁ и u₂, то в установившемся режиме в комплексной форме записи получаем:

; .

Для последовательного согласного включения индуктивно связанных катушек (рис. 5.2) при можно записать

Комплексное эквивалентное сопротивление цепи

.

Эквивалентное активное и реактивное сопротивления цепи:

R_эк = R_K1 + R_K2; X_согл = ω(L₁ + L₂ + 2M).

Для последовательного встречного включения индуктивно связанных катушек (рис. 5.3)

Комплексное эквивалентное сопротивление цепи

Z_встр = ,

эквивалентное активное и реактивное сопротивления цепи:

R_эк = R_K1 + R_K2; X_встр = ω(L₁ + L₂ - 2M).

Поскольку X_согл = ω(L₁ + L₂ + 2M) больше X_встр = ω(L₁ + L₂ - 2M), то полное сопротивление больше . Это позволяет экспериментально определить одноименные зажимы индуктивно связанных катушек.

2. Содержание и порядок проведения работы

В лабораторной работе используют: источник синусоидального напряжения из модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР; измерительные приборы блока ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ; амперметры РА2 и РА3 из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ синусоидального тока; МОДУЛЬ МУЛЬТИМЕТРОВ РР. Пассивные элементы электрической схемы выбирают из блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ и МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

Определение параметров индуктивно связанных катушек

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

• Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

• Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ и тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Переключатель Форма установить в положение ~. Установить регулятором Частота значение частоты f = 100…200 Гц. Частоту f записать в протокол.

• Регулятором Амплитуда модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР установить действующее значение напряжения U₁ = 6–7 B.

• Измерить приборами из блока ИЗМЕРИТЕЛЬЛ ФАЗЫ действующие значения напряжения u₁, тока i₁; угол сдвига фаз φ₁. Действующее значение напряжения u₂ измерить мультиметром РР. Все величины занести в табл. 1П.

• Повторить измерения, поменяв местами индуктивности L₁ и L₂. Измеренные величины занести табл. 1П.

• Выключить тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР.

• Выполнить указанные в протоколе измерений расчеты.