Файл: Лабораторная работа 2 Исследование режимов работы линии передачи постоянного тока с помощью схемы замещения.doc

Рис. 3-1. Схема замещения последовательной цепи.
Векторная диаграмма резонанса напряжений в цепи (рис. 3-1) имеет вид:

Рис. 3-2. Векторная диаграмма резонанса напряжений.
Нерезонансные режимы.

Режимы вне резонанса можно получить, если вывести систему из резонанса, т.е. нарушить условие (3.1), изменяя собственную частоту контура с помощью индуктивности при постоянной емкости , или изменяя емкость при постоянной индуктивности . В результате этой операции можно получить частотные характеристики (рис. 3-3 и рис. 3-4).

Следует отметить, что острота всех частотных характеристик зависят от добротности цепи . Чем выше , тем более острыми получаются пики всех кривых и поэтому резко возрастают избирательные свойства цепи.

Изменяя величину емкости конденсатора при постоянной индуктивности можно получить графики функциональных зависимостей в последовательной цепи (рис. 3-5) и построить соответствующие векторные диаграммы (рис. 3-6).

Для схемы рис. 3-1 на основании векторных диаграмм для нерезонансных режимов (рис. 3-6) можно построить треугольник напряжений для всей цепи (рис. 3-7, a) и соответствующий треугольник сопротивлений (рис. 3-7. б).

Из треугольника напряжений (рис. 3-7,а) следует:

(3.7)

где - активная составляющая входного напряжения.

Из треугольника сопротивлений также можно определить величину коэффициента мощности:

(3.8)



Рис. 3-3. Частотные характеристики сопротивлений последовательной цепи.


Рис. 3-4. Частотные характеристики тока

---

, напряжения, мощности и коэффициента мощности последовательной цепи.





Рис. 3-5. График функциональных зависимостей в последовательной цепи.




Рис. 3-6. Векторные диаграммы последовательной цепи для нерезонансных режимов.

Рис. 3-7. Треугольник напряжений (а) и треугольник сопротивлений (б) последовательной цепи.
Перечень оборудования.

1. 
   Источники переменного напряжения 36 В., =50 Гц.
   
2. 
   Катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником с подмагничиванием (подмагничивание постоянным током уменьшает эквивалентную индуктивность катушка). Цепь подмагничивания включается тумблерами.
   
3. 
   Батарея конденсаторов со ступенчатым регулированием 94 мкФ.
   
4. 
   Амперметр с пределом измерений 2А.
   
5. 
   Вольтметры - 3 шт. с пределами измерений 250 В, 100 В.
   

Содержание работы.
Исследовать дорезонансный, резонансный и послерезонансный режимы последовательной цепи изменением индуктивности при постоянной емкости и изменением емкости при постоянной индуктивности. Измерить параметры катушки при помощи амперметра, вольтметра и ваттметра.
Порядок выполнения работы.

1. 
   Собрать схему для исследования последовательной цепи (рис. 3-8).
   

Рис. 4-8. Схема исследования последовательной цепи.

2. 
   Ключ В1 разомкнут. Включаем выключатели батареи конденсаторов, набираем суммарную емкость =30 мкФ. Включаем источник питания 36 В тумблером T1, цепь подмагничивания катушки тумблерами Т2, Т3. Изменяя индуктивность катушки, устанавливаем резонансный режим, который определяется по максимальному показанию амперметра А_вх. Показания приборов занести в таблицу 1.
   
3. 
   Изменяя, индуктивность катушки, установить дорезонансный режим (ток в цепи увеличивается), затем - послерезонансный режим (ток в цепи уменьшается). Показания приборов для одной точки дорезонансного режима и одной точки послерезонансного режима занести в таблицу 1.
   

---

Таблица 1.

Режимы цепи	Данные измерений
	, В	, А	, В	, В	, В	, Вт
Резонанс Дорезонансный Послерезонансный

4. 
   По данным таблицы 1 построить векторные диаграммы цепи для трех режимов: резонансного, дорезонансного и послерезонансного. Диаграмму удобно строить методом засечек с помощью циркуля, согласно баланса напряжений.
   

5. 
   Установить ток А. регулированием индуктивности. Выключить батарею конденсаторов с помощью тумблеров, замкнуть ключ В1. Показания приборов занести в таблицу 2.
   

Таблица 2.

Данные измерений			Данные вычислений
, В	, А	, Вт	, Ом	, Ом	, Ом	, Гн

---

6. 
   По данным таблицы 2 определить , , , по формулам:
   

; ; ; .

7. 
   Разомкнуть ключ В1. Включить суммарную емкость 30 мкФ. Изменяя индуктивность, установить резонансный режим. Оставив индуктивность неизменной, записать показания приборов при ступенчатом изменении емкости в пределах имеющегося магазина емкостей. Показания приборов занести в таблицу 3.
   

Таблица 3.

№ п/п	Данные измерений							Данные вычислений
	, мкФ	, В	, А	, В	, В	, В	, Вт		, Ом
1. 2. 3.

---

8. 
   По данным таблицы 3 построить графики зависимостей:
   

, , , , , , .

- определяется из соотношения (3.8)

- определяется из соотношения (3.5)
Содержание отчета
Отчет должен содержать:

1. 
   Название работы.
   
2. 
   Цель работы.
   
3. 
   Схему исследования.
   
4. 
   Таблицу приборов и оборудования.
   
5. 
   Таблицы с результатами измерений и вычислений.
   
6. 
   Расчетные формулы.
   
7. 
   Графики зависимостей.
   
8. 
   Векторные диаграммы.
   
9. 
   Выводы об особенностях резонансного и нерезонансного режимов.
   

Контрольные вопросы

1. 
   Что такое резонанс напряжений?
   
2. 
   Каким способом регулируется собственная частота цепи?
   
3. 
   Чем определяется величина усиления напряжений?
   
4. 
   Почему выходной ток при резонансе напряжений максимален?
   
5. 
   Почему коэффициент мощности при резонансе равен единице, а до и после резонанса снижается?
   
6. 
   Как строятся векторные диаграммы для нерезонансных режимов?
   
7. 
   Почему резонансные режимы весьма экономичны?
   
8. 
   Где используется резонансы напряжений?
   

Литература

1. 
   Электротехника/ Под ред. В.С. Пантюшина. – М.: Высшая школа, 1976, гл. 5, с. 108 – 111.
   
2. 
   Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1983, гл. 2, с. 80 – 84, с. 94 – 97.
   
3. 
   Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. – М.: Высшая школа, 1984, §3.28.
   

---