на засіданні методради ДонДТУ Протокол № 6 від 14.05.2010р 4 страница

5 Контрольні питання і завдання:

5.1 У яких ланцюгах і за яких умов виникає резонанс струмів? Регулюванням яких величин можна досягти виконання цих умов?

5.2 У чому виявляється резонанс струмів? Відповідь ілюструвати графіками і векторними діаграмами, побудованими за наслідками вимірювань і обчислень.

5.3 Які з проявів резонансу струмів можуть бути використані в ланцюзі на мал. 7.1 для визначення моменту надходження резонансу при регулювань L або С?

5.4 За допомогою міркувань і відповідних формул підтвердити або скоректуйте графіки залежності I (L); I_L (L); I_C (L); I_a (L).

5.5 Те ж, що і в п.5.4 для I(C), I_L(C), I_a (C), I_C(C).

5.6 Проаналізуйте залежність b_L(L) для котушки з R і L і поясните, чому при заданих значеннях R і З резонанс в ланцюзі на мал. 7.1 може приходити при двох значеннях L?

При яких значеннях З резонансу взагалі не може бути в ланцюзі із заданими R і L котушки?

5.7 Завдання. Ланцюг містить дві паралельно сполучені гілки з параметрами: R₁ = 10 Ом, R₂ = 10 Ом, С₂ = 200 мкФ, L = 0,2 Гн.

При якій частоті в цьому ланцюзі наступить резонанс струмів?

Як зміниться резонансна частота, якщо R₂=0?

5.8 Завдання. У заданому ланцюзі R₁=60 Ом, R₂=40 Ом, R=50 Ом, X_L=80 Ом. Визначити X_C, при якому в ланцюзі буде резонанс струмів. Обчислити загальний струм при U=220 B.

5.9 Завдання. У зображеному ланцюзі R=40 Ом, R₁=80 Ом, X_С=24 Ом. Визначити X_L, при якому в ланцюзі створюється резонанс струмів. Обчислити I₁, I₂, I, якщо U = 120 B.

5.10 Завдання. Свідчення приладів: U =160 В, I₁=2A, I₃=8 A, I₂=8,246 А. У ланцюзі резонанс струмів.

Обчислити параметри схеми: R, X_l, Х_с, а також L і З, якщо частота f=50 Гц.

Лабораторна робота 8

ДОСЛІДЖЕННЯ ЛАНЦЮГІВ ЗМІННОГО СТРУМУ

З ВЗАЄМНОЮ ІНДУКЦІЄЮ

Мета роботи - експериментальне визначення взаємної індуктивності, дослідна перевірка законів Кирхгофа в індуктивно-зв’язаних ланцюгах, освоєння методики розрахунку таких ланцюгів.

1 Опис досліджуваного пристрою і методів вимірювань взаємної індуктивності.

1.1 У роботі досліджуються три котушки, розташовані на сердечнику, при різних значеннях немагнітного зазору. Конструктивне виконання досліджуваного пристрою показане на рис. 8.1, де W₁, W₂, W₃ - обмотки, l₀ - немагнітний зазор. Величина l₀ регулюється товщиною прокладок з ізоляційного матеріалу.

1.2 Метод амперметра і вольтметра визначення взаємної індуктивності заснований на тому, що при протіканні змінного струму по одній котушці в іншій індуктивності ЕРС. Зв'язок між значеннями струму, що діють, і ЕРС визначається

Звідси витікає, що для визначення М необхідно зміряти струм в одній котушці і напругу на затисках інший (при сопорі обмотки вольтметра значно більшому, ніж опір обмотки котушки, можна прийняти Е₂ = U₂).

1.3 Метод згідного і зустрічного включення визначення взаємної індуктивності полягає в знаходженні еквівалентної індуктивності при згідному включенні двох послідовно сполучених обмоток і при зустрічному. Вимірювання для обчислення і проводять за допомогою амперметра, вольтметра і ватметра, за свідченнями яких обчислюють, при приголосному з'єднанні і - при зустрічному. Взаємну індуктивність визначають по формулі:

Рисунок 8.1 – Конструктивне виконання пристрою для досліджень.

2 Домашня підготовка до роботи:

2.1 Вивчити явище взаємоіндукції і методів розрахунку індуктивно-зв'язаних ланцюгів але підручнику 1 § 2.3, 3.36-3.42.

2.2 Скласти в загальному вигляді систему рівнянь Кирхгофа, необ­хідного для розрахунку індуктивно-зв'язаного ланцюга на рис. 8.2. Варіант схеми вибрати з таблиці 8.1.

Таблиця 8.1 – Варіанти завдання

Бригада
Схема	а	б	в	г	д	е	ж	з	і	к

Схему ланцюга, розрахункові рівняння і остаточні вирази провести в звіті.

2.3 Заготовити бланк звіту з схемами і таблицями, приведеними в розділі.

3 Порядок виконання роботи:

3.1 Метод амперметра і вольтметра.

Рисунок 8.2 – Варіанти схем

3.1.1 Зібрати ланцюг по схемі рис. 8.3, підключивши її до вихідних затисками джерела змінної регульованої напруги (ДРН).

Рисунок 8.3 – Схема ланцюга

3.1.2 Зміряти напругу, струм і потужність, необхідні для обчислення R₁, L₁, M₁₂, M₁₃ при різних значеннях зазору l₀ в магнітопроводі. Результати записати в таблиці. 8.2.

Таблиця 8.2 – Результати вимірювання

№ n/n	Зміряно	Обчислено
l0	I1	U1	P1	U2=E2	U3=E3	R1	L1	M12	M13
мм	А	В	Вт	В	В	Ом	Гн	Гн	Гн

3.1.3 Змінивши відповідним чином схему на рис. 8.3, виконати вимірювання, необхідні для визначення R₂, L₂, M₂₁, M₂₃. Результати вимірювань записати в таблиці. 8.3.

Таблиця 8.3 – Результати вимірювання

№ n/n	Зміряно	Обчислено
l0	I2	U2	P2	U1=E1	U3=E3	R2	L2	M21	M23
мм	А	В	Вт	В	В	Ом	Гн	Гн	Гн

3.1.4 Внести зміни в схему рис. 8.3 з метою визначення R3, L3, M31, M32. Результати вимірювань запасати в табл.8.4.

Таблиця 8.4 – Результати вимірювання

№ n/n	Зміряно	Обчислено
l0	I3	U3	P3	U1=E1	U2=E2	R3	L3	M31	M32
мм	А	В	Вт	В	В	Ом	Гн	Гн	Гн

3.2 Метод згідного і зустрічного включення:

3.2.1 Зібрати ланцюг по схемі рис. 8.4, підключивши її до вихідних затисків ДРН.

3.2.2 Зміряти при одному значенні зазору lо, струм, напругу і потужність при згідному і зустрічному включенні різних поєднань обмоток: 1-2, 2-3 і 3-1. Для цього заздалегідь необхідно дослідно визначити однойменні затиски котушок досліджуваного пристрою. Величину зазору указує викладач. Результати вимірювань записати в таблиці 8.5.

Рисунок 8.4 – Схема ланцюга при згідному(а) та зустрічному включенні обмоток

Таблиця 8.5 – Результати вимірювання

З'єднання обмоток	Зміряно	Обчислено
згідне	зустрічне
								М
В	А	Вт	В	А	Вт	Ом	Ом	Гн
1 і 2
2 і 3
1 і 3

3.3 Дослідження розподілу напруги і струмів:

3.3.1 Зібрати розгалужений електричний ланцюг по схемі варіанта своєї бригади, зміряти загальну напругу, напругу і струм гілок електричного ланцюга. Результати записати в таблиці. 8.6.

Таблиця 8.6 – Результати вимірювання

Варіант схеми	U	U1	I1	U2	I2	U3	I3
В	В	А	В	А	В	А
								Зміряно
								Обчислено

Примітка: Величину зазору і загальну напругу указує викладач.

4 Обробка результатів вимірювань:

4.1 Розрахувати параметри, вказані в графі "Обчислено" таблицю. 8.2, 8.3, 8.4. Перевірити рівність: M₁₂=M₂₁, M₂₃=M₃₂, M₁₃=M₃₁.

4.2 Побудувати графіки М₁₂ = f(l₀), М₂₃ = f(l₀), М₃₂ = f(l₀).

4.3 Розрахувати і записати в таблиці. 8.5 значень M₁₂, M₂₃, M₃₁, використовуючи результати пункту 3.2.2.

4.4 За даними таблиці. 8.5 для послідовного з'єднання однієї з пар обмоток побудувати векторні діаграми при приголосному і зустрічному включенні.

4.5 Розрахувати U₁, I₁, U₂, I₂, U₃, I₃ для досліджуваного ланцюга пункту 3.3.1 при заданому U і l₀. Параметри R₁, L₁, R₂, L₂, R₃, L₃, M₁₂, M₁₃, M₂₃ узяти з таблиці. 8.2, 8.3, 8.4 при відповідному l₀. Параметри R і С узяти з макету досліджуваного ланцюга. Результати записати в рядок "Обчислено" таблицю. 8.6 і порівняти з вимірювальними значеннями.

5 Контрольні питання і завдання:

5.1 Що розуміють під явищем взаємоіндукції? Дайте поняття М.

5.2 Як визначається М розрахунковим і дослідними шляхами?

5.3 Чому змінюється взаємна індуктивність обмоток при зміні повітряного зазору в сердечнику?

5.4 Чому у разі двох індуктивно-зв'язаних котушок не можуть одночасно виконуватися умови L₁<M і L₂<M?

5.5 Чому при одній і тій же напрузі струм більше при зустрічному з'єднанні двох обмоток, чим при згідному?

5.6 Записати і пояснювати сенс рівняння, що характеризує точне співвідношення між свідченнями вольтметра V₂, V₃ і ЕРС E₂ і E₃ (рис.8.3).

5.7 Дайте поняття однойменних виводів двох індуктивно-зв'язаних котушок. Як дослідно визначаються однойменні виводи?

5.8 Як здійснюють "розв'язування" магнітно-зв'язаних ланцюгів?

5.9 Як слід з'єднати дві обмотки, щоб набути найменших значень повного опору? Як отримати найбіль­ше повний опір?

5.10 Поясните суть згідного і зустрічного включення індуктивно-зв'язаних котушок.

5.11 Складіть систему рівнянь Кирхгофа для розрахунку будь-якому з індуктивно-зв'язаних ланцюгів, представлених на рис. 8.2.

5.12 Завдання. Визначити струм і напругу на затисках кожній котушки: U = 220 B, w =100 с^-1, R₁ = R₂ = R₃ = 20 Ом, L₁ = 0,1 Гн, L₂ = 0,2 Гн.L₃=0,3 Гн, M₁₂=0,1 Гн, M₂₃=0,2 Гн, M₃₁=0,15 Гн.

5.13 Завдання. Визначити струм кожної котушки і загальний струм; U = 100 B, w =100 с^-1, L₁ = 0,2 Гн, L₂ = 0,4 Гн, M=0,25 Гн, R₁ = R₂ = 15 Ом.

Лабораторна робота 9

ТРИФАЗНИЙ ЛАНЦЮГ ПРИ СПОЛУЧЕННІ ЗІРКОЮ

Мета роботи - вивчити розподіл струмів і напруги в симетричних і несиметричних трифазних ланцюгах при сполученні фаз зіркою.

1 Домашня підготовка до роботи:

1.1 Вивчити тему "Трифазні ланцюги" по одному з підручників 1 § 6 1- 6.8, 6.11, 6-15, 2 § 10.1-10.6, 3, §7.1-7.3. При цьому засвоїти основні поняття і позначення, що відносяться до трифазних ланцюгів, і підготувати відповіді за пунктами 4.1-4.7 розділу "Контрольні питання і завдання" справжніх методичних вказівок.

1.2 Заготовити бланк звіту з монтажною схемою і таблицями.

1.3 У бланку звіту привести вирішення завдань 4.12 і 4.13.

2 Порядок виконання роботи:

2.1 Зібрати ланцюг по схемі на рис. 9.1. Як R_A і R_B узяти нерегульовані резистори з однаковими опорами, R_С і R_N резистори з регульованими опорами.

Примітка. Як R_A, R_B, R_C можуть використовуватися лампи розжарювання. Зміна R_С досягається включенням різного числа ламп в цій фазі.

Рисунок 9.1 – Трифазний ланцюг при сполученні зіркою

2.2 Відключити нейтральний дріт, від'єднавши його в точках N і n. Включити блок живлення і зміряти фазну і лінійну напругу, а також лінійні струми при п'яти значеннях: R_C: ∞; 2R; R; 2R/3; 0, де R = R_A = R_B. Для отримання R_C=0 необхідно затиски навантаження фази І_С з'єднати провідником накоротко. Результати вимірювань занести в таблиці. 9.1.

Таблиця 9.1 - Трипровідний ланцюг

RC	Лінійні напруги	Фазні напруги	Лінійні струми
UAB	UBC	UCA	UA	UB	UC	IA	IB	IC
Ом	В	В	В	В	В	В	А	А	А
∞
2R
R
2R/3

2.3 Зняти дріт, що закорочує із затисків навантаження у фазі С. Підключить нейтральний дріт. Опір R_N вивести до нуля або закоротити. Опори навантаження у фазах А і В залишити колишніми. В отриманому чотирипровідному ланцюги виконати вимірювання величин, вказаних в таблиці. 9.2, при чотирьох значеннях опору навантаження у фазі С; ∞, 2R, R, 2R/3.

Режим R_С = 0 в цьому випадку не встановлюється, оскільки він є аварійним!

Таблиця 9.2 – Чотирипровідний ланцюг

RC	Лінійні напруги	Фазні напруги	Струми
UAB	UBC	UCA	UA	UB	UC	IA	IB	IC	IN
Ом	В	В	В	В	В	В	А	А	А	A
∞
2R
R
2R/3

2.4 Створити несиметричне навантаження фаз, включивши в них одну, дві і три лампи. Зміряти і записати в таблиці. 9.3. вказаних в ній величин при різних значеннях опору нейтрального дроту. Для отримання R_N =∞ вийняти замикач ШР4.

Таблиця 9.3 - Дослідження впливу

RN	UЛ	UА	UВ	UС	UN	IA	IB	IC	IN
RN/3
2RN/3
RN-
∞

3 Обробка результатів вимірювань:

3.1 За даними таблиці. 9.1 побудувати векторні діаграми лінійних і фазної напруги. Побудову починати з векторів лінійної напруги, яка у будь-якому випадку утворює трикутник. Цей трикутник можна будувати методом зарубок.

3.2 На векторних діаграмах показати вектор U_N і зробити в звіті письмовий вивід про характер зміни U_N при зміненні R_C від? до нуля.

3.3 Відкласти на діаграмах вектори струмів і перевірити рівність

3.4 Побудувати векторні діаграми за даними таблиці. 9.2, перевірить рівність.

3.5 За допомогою формули для розрахунку напруги зсуву нейтралі

пояснити в звіті письмово вплив R_N на величину U_N і на розподіл фазної напруги.

3.6 Записати в звіті виводи про роль нейтрального дроту в несиметричній і в симетричній трифазних ланцюгах.

4 Контрольні питання і завдання:

4.1 Визначення трифазних ланцюгів.

4.2 Симетричні і несиметричні трифазні ланцюги.

4.3 Симетричні і несиметричні трифазні системи струмів, напруги, ЕРС.

4.4 Запис трифазних систем струмів, напруги, ЕРС у вигляді миттєвих значень і комплексів.

4.5 Зображення трифазних систем за допомогою графіків і векторних діаграм.

4.6 Співвідношення між фазною і лінійною напругою в симетричних і несиметричних випадках (записати в комплексній формі і показати на векторній діаграмі).

4.7 Перше рівняння Кирхгофа для 3-х і 4-х дротяному ланцюгу.

4.8 За яких умов з'являється струм в нульовому дроті?

4.9 Як відбивається наявність або відсутність нейтрального дроту на розподіл фазної напруги при симетричному і несиметричному навантаженні?

4.10 У яких випадках і яким чином впливає величина опору нейтрального дроту на фазну напругу?

4.11 Зіставити і пояснити, користуючись векторними діаграмами, відмінність в даних таблицях. 9.1 і 9.2.

4.12 Завдання.U_AB=U_BC=U_CA=173 В. Визначити лінійні струми, фазна напруга і побудувати векторні діаграми у випадках:

а) Z _AX = Z _BY = Z _CZ = 10;

б) Z _AX = Z _CZ = 10; Z _BY = ∞;

в) Z _AX = Z _CZ = 10; Z _BY = 0.

4.13 Завдання. Те ж, що в завданні 4.12, але за наявності нейтрального дроту з малим опором. (Випадок "в" не розглядається).

4.14 Завдання. У ланцюзі, зображеному на схемі, лінійні напруги Uл=380В, опори, зображені на схемі, однакові і дорівнюють 20 Ом кожне. Визначити свідчення електромагнітного амперметра.