Практикум с использованием миниатюрной электротехнической лаборатории мэл, компьютерного моделирования

U1=	Uи= I1=	φ =	U2 =	Z5=	R5=	X5 =
^XМ12^=
Замер 2	U2=	Uи= I2=	φ =	U1 =	Z6=	R6=	X6 =	^XМ21 ^=
Замер 3	U1=	Uи= I1=	φ =		Zэ=	Rэ=	Xэ =	^XМ12 ^=
Замер 4	U1=	Uи= I1=	φ =		Zэ=	Rэ=	Xэ =	^XМ12 ^=
Замер 5	U1=	Uи= I1=	φ =	U2 = I2=0
Замер 6	U1=	Uи= I1=	φ =	U2 = I2=

Таблица 3.2

N бриг.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
N транс.	5-16	5- 20	5-24	5-28	5-36	5-48	5-56	6-16	6-20	6-24	6-28	6-36

4. 
   Произвести расчет параметров обеих катушек и сопротивления взаимоиндук- ции. Результаты расчета записать в таблицу 3.1. Убедиться, что X_М12=X_М21=X_М.
   

Часть 2. Последовательное соединение катушек

5. 
   Начертить и собрать схему с двумя последовательно соединенными магнитно- связанными катушками. Приборы подключить согласно схеме рис.3.9.
   
6. 
   При согласном последовательном соединении катушек (рис.3.10) записать по- казания приборов (замер 3).
   

В компьютерной модели (рис.3.12) поставить ключи: A, C, D – влево, В- вправо, E - вниз, N – вверх.

7. 
   Поменять местами концы второй катушки и при встречном последовательном соединении катушек (рис.3.11) вновь записать показания (замер 4).
   

В компьютерной модели поставить ключи: A – влево, В, C, D - вправо, E, N –
вверх.
Используя данные замеров 3 и 4, подсчитать полное сопротивление катушек в
обоих случаях и, основываясь на этих данных, подтвердить, какой из опытов соответ- ствует согласному, и какой встречному включению. Убедиться в правильности размет- ки зажимов катушек на панели МЭЛ. Составить эскиз с обозначением зажимов кату- шек.

8. 
   Используя замеры 3 и 4 и подсчитанные ранее параметры катушек, начертить в масштабе векторные диаграммы тока и напряжений для обоих случаев их соединения.
   

Часть 3. Исследование работы трансформатора

9. 
   Собрать схему (рис.3.9). Подключить к клемме 2А переменный резистор R_н2. Поддерживая на зажимах первичной обмотки трансформатора напряжение порядка 1В, записать показания приборов для двух режимов: а) R_н2 =∞(х.х.); б)R_н2=0,5 R_нмах. Ре- зультаты (замер 5 и замер 6) записать в таблицу 3.1.
   

В компьютерной модели поставить ключи: A, B, C - влево, D - вправо, E – вверх. Для R_н2 =∞ ключ N поставить вверх, для R_н2=0,5 R_нмах ключ N поставить вниз и установить значение R_н2=1100 Ом.
Расчетное задание

1. 
   Результаты расчета параметров обеих катушек и сопротивления взаимоиндук- ции записать в таблицу 3.1. Убедиться, что X_M12=X_M21=X_M.
   
2. 
   Используя замеры 3 и 4 и подсчитанные ранее параметры катушек, начертить в масштабе векторные диаграммы для обоих случаев их соединения.
   
3. 
   По данным замеров 5 и 6 построить в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений для первичного и вторичного контуров в режимах “а” и “б”.
   
4. 
   По векторной диаграмме, соответствующей режиму “б”, вычислить активную мощность нагрузки; активную мощность, поглощаемую обеими обмотками трансфор- матора; мощность P₂, передаваемую магнитным полем из первичной обмотки во вто- ричную. Подсчитать баланс активных мощностей: а) во всей схеме и б) отдельно для вторичной цепи.
   
5. 
   Используя найденные экспериментально параметры катушек линейного трансформатора и сопротивление магнитной связи, составить схему замещения линей- ного трансформатора и выполнить теоретический расчет токов для R_н2=0,5 R_нмах..
   
6. 
   Решить (без калькулятора) простые задачи.
   

Простые задачи







Глава 4. РЕЗОНАНСНЫЕ ЦЕПИ

1. 
   Краткое теоретическое введение
   

Резонансными называют цепи переменного тока, в которых при определенных условиях входной ток и входное напряжение совпадают по фазе, входное сопротивле- ние цепи становится чисто активным, а ток в цепи или напряжения на элементах цепи становятся максимальными. В данной главе изучаются следующие резонансные цепи: последовательный колебательный контур, параллельный колебательный контур, свя- занные колебательные контуры, феррорезонансные цепи.
Последовательный колебательный контур
Схема последовательного колебательного контура показана на рис. 4.1. Контур ab под- ключен к источнику гармонического напряжения с внутренним сопротивлением R_ген

Основные расчетные формулы для резонансной частоты
f _р , характеристического со-

противления ρ , добротности Q , полосы пропускания П , нормированной амплитуд-

но-частотной характеристики тока
n( f ) , фазочастотной характеристики тока
φ( f )

приведены на рис. 4.2. Сопротивление контура
R  R_L  R_и , где
R_L - сопротивление

катушки,
R_и - измерительное сопротивление. Комплексный ток на произвольной часто-

те можно вычислить по формуле:
I  I _р  n( f )  e^{φ( f )} . Подключение сопротивления

нагрузки к емкости контура снижает добротность.

	f  ^1, ρ  ^L, Q  ^ρ, ^р 2π LC ^C^R П  ^f^р, n( f )  ^1, ^Q f ^f 1  Q^2(  ^р ) f р f  f f р  φ( f )  arctg Q(  )  ^fр ^f
Рис. 4.1. Схема последовательного контура	Рис.4.2. Расчетные формулы

Эквивалентная добротность контура с учетом нагрузки, измерительного сопро- тивления и внутреннего сопротивления источника сигнала вычисляется по формуле:

ρ

^Qэкв ^
(4.1)

Параллельный колебательный контур
Обобщенная схема параллельного контура показана на рис.4.3. Параллельный контур должен работать с источниками тока или с источником напряжения, имеющим большое внутреннее сопротивление. Сопротивление генератора R₁₆ = 30 кОм. Разли- чают простой параллельный контур, содержащий в параллельных ветвях по одному элементу с разным характером реактивности (L или C). В схеме рис.4.3 простой контур получим, закоротив, например, точки "cb" и "de". Простой контур называют парал- лельным контуром первого вида.

	f  ^1; L  L  L ; пар 2π LC 1 2 C  ^C^1^^C^2; ρ  ^L; П  ^f^пар; C1  C2 C Q ρ p^2 ρ^2 Q  ; R  ; R1  R2 ^резR1  R2 p  ^L^1,2или p  ^C^L^C1,2
Рис. 4.3. Обобщенная схема параллельного контура	Рис. 4.4. Расчетные формулы

В сложном параллельном контуре второго вида надо исключить одну из емко- стей, закоротив, например, точки “bc”. В сложном параллельном контуре третьего ви- да надо исключить одну из индуктивностей, закоротив, например, точки “ab”.

Основные расчетные соотношения для параллельного контура приведены на

рис. 4.4, где обозначены
^fпар
- частота параллельного резонанса,
R₁и
R₂ - сопротив-

ления потерь катушек индуктивности,
R_рез - резонансное сопротивление контура, p -

коэффициент включения сложного контура,
^L1,2 ^,
C1,2
- значение индуктивности или

емкости ветви, имеющей только один реактивный элемент. При замыкании емкости ее величину следует считать бесконечно большой.
Напряжение на контуре (рис.4.3) можно рассчитать по формуле:

U_к ( f ) 
E  R_рез ^Rрез ^{ R}16
_{J } ^R16 ^{ R}рез
_ ^Rрез ^{ R}16
(4.2)

где Q_экв 
Q
_{1 } ^Rрез
^R16

- эквивалентная добротность контура с учетом потерь в катушках

и внутреннего сопротивления источника сигнала
R₁₆ . Для того, чтобы в параллельном

контуре выделялась наибольшая мощность, его резонансное сопротивление должно равняться внутреннему сопротивлению генератора.

U
Нормированную АЧХ параллельного контура определяют так: K ( f )  ^{Uк ( f )} . В ветвях сложного контура, имеющих два реактивных эле-
к max
мента, возникает последовательный резонанс. На частоте последовательного резонанса

^fпосл
напряжение на контуре становится минимальным.