Файл: Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине Теоретические основы электротехники I,II.doc

---

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники / Л.А. Бессонов – М.: Высш. шк., 2000. – С. 404 – 416.

2. Потапов, Л.А. Краткий курс теоретических основ электротехники / Л.А. Потапов ­– Брянск: БГТУ, 2003. – Ч.2. С. 5 – 13.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

ИССЛЕДОВАНИЕ ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫХ ЯВЛЕНИЙ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы заключается в исследовании своеобразных явлений в цепи, состоящей из последовательно (или параллельно) соединенных нелинейной катушки индуктивности (дросселя со стальным сердечником) и конденсатора.

ЗАДАЧИ РАБОТЫ
1. Исследовать феррорезонанс напряжений.

2. Исследовать феррорезонанс токов.

3. Познакомиться с триггерными эффектами.

4. Исследовать простейший феррорезонансный стабилизатор напряжения.
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕКТАХ ИССЛЕДОВАНИЯ
Из-за нелинейности кривой намагничивания ферромагнитного сердечника дроссель, включенный в цепь переменного тока, имеет нелинейную зависимость между током и напряжением. График этой зависимости называют вольт-амперной характеристикой дросселя (ВАХ). При этом увеличение напряжения сопровождается все большим отклонением от синусоидального тока.

При последовательном соединении дросселя и конденсатора возможно возникновение резонанса напряжений и триггерного эффекта. Оба явления проявляются при изменении действующего значения напряжения. Зависимость тока от напряжения в такой цепи тоже нелинейная. Ее называют ВАХ цепи. ВАХ последовательной цепи имеет неустойчивый участок, который нельзя исследовать экспериментально, изменяя напряжение питания.

При параллельном соединении дросселя и конденсатора возможно возникновение резонанса токов и триггерного эффекта. То и другое проявляются при подключении цепи к источнику тока. Резонанс тока можно получить и изменением напряжения питания. При этом ВАХ параллельной цепи не имеет неустойчивых участков и все ее точки можно получить, изменяя напряжение питания.

---

Цепи с нелинейными дросселями позволяют поддерживать на отдельных участках почти неизменное напряжение при существенном изменении входного напряжения. Это используется в феррорезонансных стабилизаторах напряжения.
ОПИСАНИЕ СТЕНДА
На стенде имеются две нелинейные катушки индуктивности L₁ и L₂ (дросселя), набор конденсаторов, реостат, автотрансформатор (ЛАТР) и необходимые измерительные приборы (щитовой и переносной), амперметры. В связи с большим диапазоном измерения токов применено последовательное соединение двух амперметров (1А и 5А), при этом амперметр с пределом измерения 1А нормально зашунтирован кнопкой. Для измерения малых токов (менее 1А) необходимо нажать на кнопку и тем самым включить амперметр с пределом измерения 1А. Для измерения напряжения на дросселе, на конденсаторе и в сети переносной вольтметр с помощью переключателя подключается к соответствующим зажимам цепи.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
А. В лаборатории

1. Нарисовать схему для снятия вольт-амперной характеристики дросселя, согласовав ее с преподавателем, собрать цепь.

2. Снять ВАХ дросселя, плавно меняя напряжение питания ЛАТРом.

3. С помощью осциллографа получить осциллограммы токов и напряжений при малых и больших токах.

4. Собрать последовательную цепь из дросселя и конденсатора, величина которого названа учебным мастером. При плавном изменении напряжения питания снять следующие зависимости:

- ВАХ последовательной ферромагнитной цепи;

- напряжение на конденсаторе.

Зафиксировать скачки тока при увеличении и при уменьшении напряжения питания.

5. Построить на одном графике названные выше зависимости. Отметить пунктиром неустойчивый участок ВАХ цепи).

6. Собрать параллельную цепь, подключив другой дроссель и другой конденсатор, величина которого определяется по резонансу токов в следующем пункте.

7. Установить напряжение на входе цепи равным 20 В и изменением емкости конденсатора получить резонанс. Записать величину емкости и показания приборов.

8. Снять следующие ВАХ, не меняя емкости конденсатора

---

, определенной в п. 9: дросселя; конденсатора; параллельной цепи.

9. Построить на едином графике полученные вольт-амперные характеристики

10. Собрать схему простейшего стабилизатора напряжения, подключив к его выходу в качестве нагрузки реостат R= 150 Ом. Снять зависимость напряжения на нагрузке от напряжения питания при плавном увеличении входного напряжения. Снять аналогичную зависимость при холостом ходе. Построить зависимости выходного напряжения стабилизатора от напряжения сети при холостом ходе и под нагрузкой.
Б. Дома

11. Определить при помощи графического построения (см. Л1) величину емкости, последовательно включаемой с катушкой L₁, чтобы триггерный эффект происходил при напряжении U₁ в зависимости от варианта). Вариант выбирается в зависимости от недели месяца

Напряжение	Номера недели
	1	2	3	4
U1	16	17	18	20

12. Получить путем графических построений ВАХ цепи при последовательном соединении дросселя и конденсатора, используемого в п.3.

13. Построить векторные диаграммы токов для 2-х точек (до и после резонанса тока) по данным, полученным в п.8.

14. Построить в масштабе векторные диаграммы до и после резонанса напряжений, используя показания приборов в п.2 и 4 (пренебрегая активным сопротивлением дросселя).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как экспериментально определить точку резонанса напряжения и резонанса токов в цепи с ферромагнитными элементами?

2. Можно ли получить резонансный режим в цепях с ферромагнитными элементами, изменяя только напряжение питания?

3. Как экспериментально определить точку резонанса токов в цепи с ферромагнитными элементами?

4. Объясните работу ферромагнитного стабилизатора напряжений.

5. Как рассчитать величину емкости конденсатора, включаемого последовательно с катушкой индуктивности, чтобы триггерный эффект происходил при заданном напряжении?

6. Нарисовать векторную диаграмму при резонансе токов в линейной цепи.

7. Нарисовать векторную диаграмму при резонансе напряжений в линейной цепи.

8. Как проявляется триггерный эффект в последовательной электрической цепи?

---

9. Как проявляется триггерный эффект при параллельно включенных катушке индуктивности и конденсаторе?

10. В чем отличие феррорезонанса от резонанса в линейной цепи?

11. Как изменяется осциллограмма тока через катушку индуктивности при увеличении напряжения?

12. Как получить осциллограмму тока с помощью осциллографа?

---