Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
4 Обработка результатов измерений:
4.1 Вычислить величины, указанные в графах "вычислено" табл. 7.2, используя формулы п. 3.3, где в качестве I должен быть I1, L, Ia, IL вычисляются по формулам:
4.2 В общей системе координат построить графики зависимости I, Ia, IL, Ic,
(Ic = I2) от индуктивности L.
4.3 По данным табл. 7.2 построить три векторные диаграммы для режимов:
bL > bc; bL = bC; bL < bC.
4.4 Вычислить величины, указанные в графах "вычислено" табл. 7.3: yц, gц, bc - по формулам п.3.3, L1, IL и Ia - как в п.4.1. В графу "С" записать значения, найденные из данных опыта:
4.5 Построить графики зависимости I, I2, IL, Ia от емкости С (в общей системе координат).
4.6 По данным табл. 7.3 построить три векторные диаграммы для режимов, указанных в п.4.3.
5 Контрольные вопросы и задачи:
5.1 В каких цепях и при каких условиях возникает резонанс токов? Регулированием каких величин можно достичь выполнения этих условий?
5.2 В чем проявляется резонанс токов? Ответ иллюстрировать графиками и векторными диаграммами, построенными по результатам измерений и вычислений.
5.3 Какие из проявлений резонанса токов могут быть использованы в цепи на рис. 7.1 для определения момента поступления резонанса при регулирований L или С?
5.4 С помощью рассуждений и соответствующих формул подтвердите или скорректируйте графики зависимости I (L); IL (L); Ic(L); Ia(L).
5.5 То же, что и в п.5.4 для I(C), IL(C), Ia(C), Ic(C).
5.6 Проанализируйте зависимость bL(L) для катушки с R и L и объясните, почему при заданных значениях R и С резонанс в цепи на рис. 7.1 может приходить при двух значениях L?
При каких значениях С резонанса вообще не может быть в цепи с заданными R и L катушки?
5.7 Задача. Цепь содержит две параллельно соединенные ветви с параметрами:
R1 = 10 Ом, R2 = 10 Ом, С2 = 200 мкФ, L = 0,2 Г.
При какой частоте в этой цепи наступит резонанс токов?
Как изменится резонансная частота, если R2=0?
5.8 Задача. В заданной цепи R1=60 Ом, R2=40 Ом, R=50 Ом, XL=80 Ом. Определить XC, при котором в цепи будет резонанс токов. Вычислить общий ток при
U=220 B.
5.9 Задача. В изображенной цепи R=40 Ом, R1=80 Ом, Xc=24 Ом. Определить XL, при котором в цепи создается резонанс токов.
Вычислить I1, I2, I, если U = 120 B.
5.10 Задача. Показания приборов: U =160 В, I1=2A, I3=8 A, I2=8,246 А. В цепи резонанс токов.
Вычислить параметры схемы: R, Xl, Хс, а также L и С, если частота f=50 Гц.
Лабораторная работа 8
ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
С ВЗАИМНОЙ ИНДУКЦИЕЙ
Цель работы - экспериментальное определение взаимной индуктивности, опытная проверка законов Кирхгофа в индуктивно-связанных цепях, освоение методики расчета таких цепей.
1 Описание исследуемого устройства и методов измерений взаимной индуктивности.
1.1 В работе исследуются три катушки, расположенные на сердечнике, при различных значениях немагнитного зазора. Конструктивное исполнение исследуемого устройства показано на рис. 8.1, где W1, W2, W3 - обмотки, l0 - немагнитный зазор. Величина l0 регулируется толщиной прокладок из изоляционного материала.
1.2 Метод амперметра и вольтметра определения взаимной индуктивности основан на том, что при протекании переменного тока по одной катушке в другой индуктивности ЭДС. Связь между действующими значениями тока и ЭДС определяется
Отсюда следует, что для определения М необходимо измерить ток в одной катушке и напряжение на зажимах другой (при сопротивлении обмотки вольтметра значительно большем, чем сопротивление обмотки катушки, можно принять
Е2 = U2).
1.3 Метод согласного и встречного включения определения взаимной индуктивности заключается в нахождении эквивалентной индуктивности при согласном включении двух последовательно соединенных обмоток и при встречном. Измерения для вычисления и производят с помощью амперметра, вольтметра и ваттметра, по показаниям которых вычисляют, при согласном соединении и - при встречном. Взаимную индуктивность определяют по формуле:
Рисунок 8.1
2 Домашняя подготовка к работе:
2.1 Изучить явление взаимоиндукции и методов расчета индуктивно-связанных цепей но учебнику 1, § 2.3, 3.36-3.42.
2.2 Составить в общем виде систему уравнений Кирхгофа, необходимо для расчета индуктивно-связанной цепи на рис. 8.2. Вариант схемы выбрать из
таблицы 8.1.
Таблица 8.1
Бригада | ||||||||||
Схема | а | б | в | г | д | е | ж | з | и | к |
Схему цепи, расчетные уравнения и окончательные выражения произвести в отчете.
Рисунок 8.2
2.3 Заготовить бланк отчета со схемами и таблицами, приведенными в разделе. 3 Порядок выполнения работы:
3.1 Метод амперметра и вольтметра.
3.1.1 Собрать цепь по схеме рис. 8.3, подключив ее к выходным зажимами источника переменного регулируемого напряжения (ИРН).
Рисунок 8.3
3.1.2 Измерить напряжение, ток и мощность, необходимые для вычисления R1, L1, M12, M13 при различных значениях зазора l0 в магнитопроводе. Результаты записать в табл. 8.2.
Таблица 8.2
№ n/n | Измерено | Вычислено | ||||||||
l0 | I1 | U1 | P1 | U2=E2 | U3=E3 | R1 | L1 | M12 | M13 | |
мм | А | В | Вт | В | В | Ом | Г | Г | Г | |
3.1.3 Изменив соответствующим образом схему на рис. 8.3, выполнить измерения, необходимые для определения R2, L2, M21, M23. Результаты измерений записать в табл. 8.3.
Таблица 8.3
№ n/n | Измерено | Вычислено | ||||||||
l0 | I2 | U2 | P2 | U1=E1 | U3=E3 | R2 | L2 | M21 | M23 | |
мм | А | В | Вт | В | В | Ом | Г | Г | Г | |
3.1.4 Внести изменения в схему рис. 8.3 с целью определения R3, L3, M31, M32. Результаты измерений запасать в табл.8.4.
Таблица 8.4
№ n/n | Измерено | Вычислено | ||||||||
l0 | I3 | U3 | P3 | U1=E1 | U2=E2 | R2 | L2 | M21 | M32 | |
мм | А | В | Вт | В | В | Ом | Г | Г | Г | |
3.2 Метод согласного и встречного включения:
3.2.1 Собрать цепь по схеме рис. 8.4, подключив ее к выходным зажимам ИРН.
3.2.2 Измерить при одном значении зазора lо, ток, напряжение и мощность при согласном и встречном включении различных сочетаний обмоток: 1-2, 2-3 и 3-1. Для этого предварительно необходимо опытно определить одноименные зажимы катушек исследуемого устройства. Величину зазора указывает преподаватель. Результаты измерений записать в табл. 8.5.
Рисунок 8.4
Таблица 8.5
Соединение обмоток | Измерено | Вычислено | |||||||
согласное | встречное | ||||||||
М | |||||||||
В | А | Вт | В | А | Вт | Ом | Ом | Г | |
1 и 2 | |||||||||
2 и 3 | |||||||||
1 и 3 |
3.3 Исследование распределения напряжений и токов:
3.3.1 Собрать разветвленную электрическую цепь по схеме варианта своей бригады, измерить общее напряжение, напряжение и ток ветвей электрической цепи. Результаты записать в табл. 8.6
Таблица 8.6
Вариант схемы | U | U1 | I1 | U2 | I2 | U3 | I3 | |
В | В | А | В | А | В | А | ||
Измерено | ||||||||
Вычислено |
Примечание: 1 Величину зазора и общее напряжение указывает преподаватель.
4 Обработка результатов измерений:
4.1 Рассчитать параметры, указанные в графе "Вычислено" табл. 8.2, 8.3, 8.4. Проверить равенства: M12=M21, M23=M32, M13=M31.
4.2 Построить графики М12 = ƒ(l0), М23 = ƒ(l0), М32 = ƒ(l0).
4.3 Рассчитать и записать в табл. 8.5 значения M12, M23, M31, используя результаты пункта 3.2.2.
4.4 По данным табл. 8.5 для последовательного соединения одной из пар обмоток построить векторные диаграммы при согласном и встречном включении.
4.5 Рассчитать U1, I1, U2, I2, U3, I3 для исследуемой цепи пункта 3.3.1 при заданном U и l0. Параметры R1, L1, R2, L2, R3, L3, M12, M13, M23 взять из табл. 8.2, 8.3, 8.4 при соответствующем l0. Параметры R и С взять с макета исследуемой цепи. Результаты записать в строку "Вычислено" табл. 8.6 и сравнить с измерительными значениями.
5 Контрольные вопросы и задачи:
5.1 Что понимают под явлением взаимоиндукции? Дайте понятие М.
5.2 Как определяется М расчетным и опытным путями?
5.3 Почему изменяется взаимная индуктивность обмоток при изменении воздушного зазора в сердечнике?
5.4 Почему в случае двух индуктивно связанных катушек не могут одновременно выполняться условия L1<M и L2<M?
5.5 Почему при одном и том же напряжении ток больше при встречном соединении двух обмоток, чем при согласном?
5.6 Записать и объяснять смысл уравнения, характеризующего точное соотношение между показаниями вольтметра V2, V3 и ЭДС E2 и E3 (рис.8.3).
5.7 Дайте понятие одноименных выводов двух индуктивно-связанных катушек. Как опытно определяются одноименные выводы?
5.8 Как осуществляют "развязывание" магнитно-связанных цепей?
5.9 Как следует соединить две обмотки, чтобы получить наименьшие значения полного сопротивления? Как получить наибольшее полное сопротивление?
5.10 Объясните сущность согласного и встречного включения индуктивно-связанных катушек.
5.11 Составьте систему уравнений Кирхгофа для расчета любой из индуктивно-связанных цепей, представленных на рис. 8.2.
5.12 Задача. Определить ток и напряжение на зажимах каждой катушки:
U = 220 B, ω =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 Задача. Определить ток каждой катушки и общий ток;
U = 100 B, ω =100 с-1, L1 = 0,2 Гн, L2 = 0,4 Гн, M=0,25 Гн, R1 = R2 = 15 Ом.
Лабораторная работа 9
ТРЕХФАЗНАЯ ЦЕПЬ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ЗВЕЗДОЙ
Цель работы - изучить распределение токов и напряжений в симметричных и несимметричных трехфазных цепях при соединении фаз звездой.
1 Домашняя подготовка к работе:
1.1 Изучить тему "Трехфазные цепи" по одному из учебников 1, § 6 1- 6.8, 6.11, 6-15, 2 § 10.1-10.6, 3, §7.1-7.3. При этом усвоить основные понятия и обозначения, относящиеся к трехфазным цепям, и подготовить ответы по пунктам 4.1-4.7 раздела "Контрольные вопросы и задачи" настоящих методических указаний.
1.2 Заготовить бланк отчета с монтажной схемой и таблицами.
1.3 В бланке отчета привести решение задач 4.12 и 4.13.
2 Порядок выполнения работы:
2.1 Собрать цепь по схеме на рис. 9.1. В качестве RA и RB взять нерегулируемые резисторы с одинаковыми сопротивлениями, RС и RN резисторы с регулируемыми сопротивлениями.
Примечание. В качестве RA, RB, RC могут использоваться лампы накаливания. Изменение RС достигается включением различного числа ламп в этой фазе.
Рисунок 9.1
2.2 Отключить нейтральный провод, отсоединив его в точках N и n. Включить блок питания и измерить фазные и линейные напряжения, а также линейные токи при пяти значениях: RC: ∞; 2R; R; 2R/3; 0, где R = RA = RB. Для получения RC=0 необходимо зажимы нагрузки фазы С соединить проводником накоротко. Результаты измерений занести в табл. 9.1.
Таблица 9.1 - Трехпроводная цепь
RC | Линейные напряжения | Фазные напряжения | Линейные токи | ||||||
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 Снять закорачивающий провод с зажимов нагрузки в фазе С. Подключить нейтральный провод. Сопротивление RN вывести до нуля или закоротить. Сопротивления нагрузки в фазах А и В оставить прежними. В полученной 4 проводной цепи выполнить измерение величины, указанных в табл. 9.2, при четырех значениях сопротивления нагрузки в фазе С; ∞, 2R, R, 2R/3.
Режим RС = 0 в этом случае не устанавливается, так как он является аварийным!
Таблица 9.2 – Четырехпроводная цепь
RC | Линейные напряжения | Фазные напряжения | Токи | |||||||
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 Создать несимметричную нагрузку фаз, включив в них одну, две и три лампы. Измерить и записать в табл. 9.3. указанные в ней величины при различных значениях сопротивления нейтрального провода. Для получения RN = ∞ вынуть замыкатель ШР4.
Таблица 9.3 - Исследование влияния
RN | UЛ | UА | UВ | UС | UN | IA | IB | IC | IN |
RN/3 | |||||||||
2RN/3 | |||||||||
RN | |||||||||
∞ |
3 Обработка результатов измерений:
3.1 По данным табл. 9.1 построить векторные диаграммы линейных и фазных напряжений. Построение начинать с векторов линейных напряжений, которые в любом случае образуют треугольник. Этот треугольник можно строить методом засечек.
3.2 На векторных диаграммах показать вектор UN и сделать в отчете письменный вывод о характере изменения UN при изменении RC от ∞ до нуля.
3.3 Отложить на диаграммах векторы токов и проверить равенство
3.4 Построить векторные диаграммы по данным табл. 9.2, проверить равенство
3.5 С помощью формулы для расчета напряжения смещения нейтрали
объяснить в отчете письменно влияние RN на величину UN и на распределение фазных напряжений.
3.6 Записать в отчете выводы о роли нейтрального провода в несимметричной и в симметричной трехфазных цепях.
4 Контрольные вопросы и задачи:
4.1 Определение трехфазных цепей.
4.2 Симметричные и несимметричные трехфазные цепи.
4.3 Симметричные и несимметричные трехфазные системы токов, напряжений, ЭДС.
4.4 Запись трехфазных систем токов, напряжений, ЭДС в виде мгновенных значений и комплексов.
4.5 Изображение трехфазных систем с помощью графиков и векторных диаграмм.
4.6 Соотношения между фазными и линейными напряжениями в симметричных и несимметричных случаях (записать в комплексной форме и показать на векторной диаграмме).
Дата публикования: 2014-11-04; Прочитано: 231 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!