У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Цепи с гармоническими токами Методические указания к лабораторным работам по курсу ТОЭ для с

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-30

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 2.2.2025

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра “ Теоретическая и общая электротехника”

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Часть 1. Цепи с гармоническими токами

Методические указания

к лабораторным работам по курсу ТОЭ

для студентов специальностей

180400, 180500, 180700,180800, 180900

дневной формы обучения

Нижний Новгород 2005

ВНИМАНИЕ: стенд для исследования физических моделей и устройств имеет маломощные источники питания и нагрузочные элементы, значения токов во всех режимах не должны превышать 0,5 А.

В связи с этим необходимо строго выполнять инструкции методического руководства и проводить исследования только тех режимов, которые предусмотрены вариантами заданий.

Р А Б О Т А № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

ПЕРЕМЕННОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

Цель работы

Исследовать линейную цепь с двумя источниками синусоидального напряжения на физической модели и на электронной модели в пакете Workbench, изучить методы расчета линейных цепей.

Описание установки

Схема цепи физической модели приведена на рис.1.1. В табл.1.1 указаны варианты источников ЭДС частотой 50 Гц, в качестве которых для цепи используются два из шести возможных напряжений трехфазного трансформатора. Взаимосвязь напряжений в трехфазной системе отражена на векторно-топографической диаграмме рис.1.2. Номинальная величина фазных напряжений вторичных обмоток трансформатора UФ = 22 В, величина линейных напряжений UЛ = 38 В .

Рис.1.1 Рис.1.2

Полное сопротивление Z каждой нагрузки складывается из последовательно соединенных элементов R, L, C. В табл.1.2 приведены варианты

нагрузок в ветвях цепи. Прочерк означает отсутствие соответствующего элемента.

Номер индивидуального варианта (для бригады) состоит из двух чисел:

например, вар.№ 6-12 означает, что из табл.1.1 следует взять вариант №6, а из табл.1.2 - вариант № 12.

Таблица 1.1

№ вар.

Е1

-Ua

Uca

-Uab

Uca

-Uab

-Ub

Uab

-Ubc

Uab

-Ubc

Е2

Uca

-Uab

-Ua

-Uab

Uca

Uab

-Ubc

-Ub

-Ubc

Uab

Общая

точка

№ вар.

Е1

-Uc

Ubc

-Uca

Ubc

-Uca

Е2

Ubc

-Uca

-Uc

-Uca

Ubc

Общая

точка

Таблица 1.2

№ вар.	Z1	Z2	Z3	Рекомендуе- мый вариант источников
	R	L	C	R	L	C	R	L	C
	Ом	мГн	мкФ	Ом	мГн	мкФ	Ом	мГн	мкФ
1	30	-	-	30	-	30	30	60	-	№ 1, № 7, № 13
2	30	30	-	30	30	-	30	-	30
3	10	-	100	50	60	-	50	-	-
4	20	-	100	50	60	-	50	-	50
5	20	60	-	30	-	30	40	-	-
6	50	-	-	10	60	-	50	-	60	№ 4, № 10, № 16
7	30	-	30	10	60	-	30	-	60
8	50	60	-	10	-	100	80	-	60
9	50	-	60	50	30	-	20	30	-
10	30	60	-	10	-	60	80	-	-
11	30	60	-	50	-	60	80	-	-	№ 6, № 12, № 18
12	50	-	60	60	30	-	50	30	-
13	80	-	-	30	60	-	30	-	60
14	50	-	30	50	60	-	30	-	60
15	80	-	-	50	-	60	50	30	-
16	30	30	-	50	-	100	30	30	-	№ 19, № 21, № 23
17	50	60	-	30	-	100	50	-	-
18	30	-	100	80	60	-	30	-	-
19	80	-	-	50	60	-	30	-	100
20	50	-	60	50	30	-	10	30	-

Окончание таблицы 1.2

№ вар.	Z1	Z2	Z3	Рекомендуе- мый вариант источников
	R	L	C	R	L	C	R	L	C
	Ом	мГн	мкФ	Ом	мГн	мкФ	Ом	мГн	мкФ
21	30	-	30	30	-	-	30	60	-	№ 3, № 9, № 15
22	30	30	-	50	30	-	30	-	30
23	50	60	-	10	-	100	50	-	-
24	50	60	-	20	-	100	50	-	50
25	30	-	30	20	60	-	50	-	-
26	50	60	-	30	-	-	50	-	60	№ 2, № 8, № 14
27	10	60	-	30	-	30	30	-	60
28	10	-	100	40	60	-	80	-	60
29	50	30	-	30	-	60	30	30	-
30	30	-	60	30	60	-	80	-	-
31	50	-	60	30	60	-	80	-	-	№ 5, № 11, № 17
32	80	30	-	30	-	60	30	30	-
33	30	60	-	80	-	-	30	-	60
34	50	60	-	50	-	30	30	-	60
35	80	-	60	80	-	-	50	30	-
36	50	-	100	30	30	-	30	30	-	№ 20, № 22, № 24
37	30	-	100	30	60	-	30	-	-
38	30	60	-	50	-	30	30	-	-
39	30	60	-	60	-	-	30	-	100
40	40	30	-	50	-	60	10	30	-

Все измерения на физической модели производятся электронным вольтметром, при этом для косвенного измерения токов вольтметром резистор сопротивлением 1 Ом специальным переключателем ставится на место одного из условных «приборов», обозначенных на схеме (рис.1.1) I1, I2, I3. Сопротивления других «приборов» при этом становятся нулевыми.

При исследованиях на электронной модели для измерений действующих значений токов и напряжений следует «подсоединять» амперметры и вольтметры переменного тока «АС», у источников ЭДС задавать величину действующих значений и начальных фаз в соответствии с вариантом задания.

3 Порядок работы на физической установке

ВНИМАНИЕ: включить тумблером электронный вольтметр для прогрева и не выключать его до конца выполнения работы.

3.1 Уточнение схемы цепи

Начертить развернутую схему цепи с элементами R, L, C , определенными вариантом задания, расставить на рисунке численные значения параметров заданных элементов. Вместо точки «О» на рисунке схемы указать общую точку обмоток трансформатора в соответствии с вариантом задания. Обозначить на схеме буквами две другие точки выводов ЭДС (обмоток трансформатора).

Проверка и настройка источников

Соединить проводами выводы x, y, z трех обмоток трансформаторов для получения трехфазной системы напряжений (на рис.1.3 показан монтажный вариант схемы проверки источников). Переключатели обмоток поставить в такое одинаковое положение, чтобы величина напряжения на каждой вторичной обмотке была близка к значению UФ = 22 В (измерить вольтметром). Измерить линейные напряжения полученной трехфазной системы, убедиться, что система симметричная и UЛ =UФ = 38 В.

Рис.1.3

Для проверки порядка чередования фаз подключить конденсатор и два резистора с параметрами, указанными на рисунке, (конденсатор обязательно к фазе «а»). Измерить напряжения на резисторах. Если UR1  UR2 , то порядок чередования фаз соответствует надписям на стенде. Если UR1  UR2 , то фазой «b» на самом деле является обмотка «c-z», а фазой «с» обмотка «b-y».

При монтаже исследуемой схемы следует учесть правильный порядок чередования фаз, иначе результаты расчетов не совпадут с результатами исследований.

3.3 Настройка резисторов

Выбрать на стенде резисторы R1, R2, R3, входящие в полные сопротивления ветвей Z1, Z2, Z3 и провести прямое измерение омметром их сопротивлений. Рукоятки указанных резисторов установить в положение, при котором сопротивление между движком (средний контакт) и левой клеммой соответствует варианту задания. При этом следует учесть, что реальные

индуктивные катушки имеют резистивные сопротивления.

ВНИМАНИЕ: у настроенных резисторов запрещается при дальнейшей работе поворачивать рукоятки.

3.4 Монтаж цепи

Собрать монтажными проводами с наконечниками цепь в соответствии со схемой п.3.1. В качестве индуктивных элементов использовать катушки с индуктивностью, близкой к значению 30 мГн (номера катушек для разных стендов следует выбрать из табл.2.1 работы № 2). Для получения L = 60 мГн

необходимо соединить последовательно две катушки.

Установить значение емкости конденсаторов в ветвях цепи. Конденсаторы в каждой группе с помощью тумблеров соединяются параллельно, при этом емкости отдельных конденсаторов суммируются.

Исследование физической модели цепи

Кнопкой «Пуск» подключить стенд к сети. На передней панели электронного вольтметра установить переключатель для измерения действующих значений напряжений. Произвести косвенные измерения токов во всех ветвях цепи (переставляя переключателем резистор с сопротивлением 1,0 Ом в разные ветви) и прямые измерения напряжений на полных сопротивлениях в ветвях цепи.

Записать результаты измерений. Кнопкой «Стоп» отключить стенд.

Порядок работы с электронной моделью цепи

4.1 «Монтаж» цепи

В пакете Electronics Workbench открыть файл «Цепь син. тока.ewb». В ветвях цепи поставить пассивные элементы R, L, C в соответствии с вариантом задания. Параметры двух источников ЭДС – действующие значения и начальные фазы - также задать в соответствии с вариантом задания. Их следует определить из векторно-топографической диаграммы на рис.1.2 и согласовать с преподавателем.

Входные провода от осциллографа подключить к таким потенциалам, чтобы наблюдать мгновенные значения напряжений источников. Убедиться,

что амперметры стоят во всех ветвях и вольтметры подключены ко всем полным сопротивлениям ветвей, система приборов - «АС».

4.2 Исследование цепи с двумя источниками ЭДС

«Включить» установку. Записать значения токов во всех ветвях и напряжений на полных сопротивлениях ветвей. Зарисовать осциллограммы мгновенных напряжений двух источников, измерить значения их амплитуд и начальных фаз, убедиться, что они соответствуют варианту задания. Изменив подключение одного из проводов от осциллографа, измерить амплитуду

и начальную фазу напряжения между узлами схемы (не раньше пятого цикла).

4.3 Исследование справедливости метода наложения для цепей

Сначала у источника Е1 задать нулевое значение напряжения и измерить величину токов во всех ветвях и напряжений на полных сопротивлениях ветвей, а также амплитуду и начальную фазу напряжения между узлами. Затем, восстановив величину напряжения Е1 , задать нулевое значение напряжения Е2 и также провести аналогичные измерения. Обратить внимание, что при уменьшении ЭДС до нуля, ток в ветви не прерывается, так как внутреннее сопротивление источников близко к нулю.

Исследование справедливости метода эквивалентного генератора

«Убрать» провод от одной из клемм источника Е2 (обрыв, т.е. режим холостого хода для второй ветви). Измерить по осциллографу амплитуду и начальную фазу напряжения между узлами (т.е. напряжения холостого хода на второй ветви).

Обработка результатов исследований

5.1 Сравнить результаты измерений п.3.5 и п. 4.2.

5.2 По результатам измерений п.4.2 и по значениям параметров двух источников ЭДС на основании второго закона Кирхгофа с помощью циркуля в масштабе напряжений построить векторно-топографическую диаграмму (ВТД) напряжений для цепи.

Рассчитать фазовый сдвиг в каждой ветви между током и напряжением на полном сопротивлении. Учитывая направления векторов напряжений, построить рядом векторную диаграмму всех токов в масштабе токов. Убедиться в выполнении первого закона Кирхгофа.

Учитывая направления векторов токов, дополнить ВТД векторами напряжений на элементах R, L, C цепи (из теоретических соображений).

5.3 Используя комплексные числа, рассчитать теоретические значения всех токов и напряжений в цепи методом контурных токов с использованием матричного вида формул и правила Крамера.

5.4 Методом свертывания и развертывания схемы рассчитать в комплексном виде токи и напряжения в цепи при воздействии каждого из источников по отдельности, сравнить с результатами измерений п.4.3. Применив метод наложения результатов, рассчитать токи и напряжения в цепи с двумя источниками ЭДС и сравнить с результатами расчетов п.5.3.

5.5 Рассчитать комплексное значение напряжения холостого хода для второй ветви (при обрыве тока этой ветви) и сравнить с результатом измерений п.4.4. Рассчитать комплексное выходное сопротивление эквивалентного генератора цепи с одним источником Е1. По методу эквивалентного генератора рассчитать ток во второй ветви цепи с двумя источниками ЭДС.

Р А Б О Т А № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ С ИНДУКТИВНЫМИ СВЯЗЯМИ

Цель работы

Изучить явление взаимной индукции и влияние ее на режимы цепей переменного тока, научиться опытным путем определять коэффициент взаимной индукции и размечать выводы индуктивно связанных катушек, освоить методы расчета цепей, содержащих катушки с индуктивными связями.

2 Описание установки

В работе используются две пары индуктивно связанных катушек: катушки LG и LN с коэффициентом связи KGN , а также катушки LS и LT с коэффициентом связи KST . В табл.2.1 приведены номера катушек для каждого стенда, соответствующие буквенным индексам (при выполнении работы следует в протоколе заменить буквенные индексы цифровыми).

Таблица 2.1

№ стен- да	KGN	KST
	LG	LN	LS	LT
	№ катушки	L	R	№ кат.	L	R	№ катушки	L	R	№ кат.	L	R
		мГн	Ом		мГн	Ом		мГн	Ом		мГн	Ом
1	L3	26,0	4,1	L2	4,6	2,1	L4	29,3	4,6	L5	7,9	2,4
2	L6	29,4	4,6	L4	3,5	1,3	L3	29,3	4,6	L1	6,4	2,0
3	L6	30,2	4,7	L4	3,5	1,8	L3	29,2	4,6	L1	8,3	2,5
4	L2	29,5	4,6	L3	7,8	2,2	L6	29,5	4,6	L4	8,5	3,0
5	L4	29,1	4,6	L6	7,2	2,5	L3	29,4	4,6	L1	7,8	2,2
6	L1	48,0	4,5	L3	14,0	2,0	L5	68,0	2,0	L4	34,0	1,0
7	L2	27,5	4,3	L1	7,6	2,3	L4	29,3	4,6	L5	8,3	2,9
8	L6	30,0	4,7	L4	7,4	2,9	L3	30,0	4,7	L1	8,6	2,8
9	L4	29,9	4,7	L6	4,9	1,3	L1	29,0	4,6	L2	6,5	2,3

Порядок работы на физической установке

3.1 Настройка регулируемого источника напряжения

Создать регулятор напряжения необходимо для ограничения токов в исследуемых цепях до уровня, не превышающего Iдоп = 0,3 А.

Подключить резистор R3 с сопротивлением 220 Ом потенциометром (рис.2.1) к гнездам c и z трансформатора. Переключатель обмоток трансформатора поставить в положение 1. По вольтметру убедиться, что на выходе потенциометра напряжение регулируется. Поставить рукоятку R3 в исходное положение, при котором Uрег = 0.

ВНИМАНИЕ: при дальнейшей работе перед каждым включением цепей рукоятку R3 ставить в исходное положение и напряжение поднимать плавно от нуля!

У переменного резистора (в дальнейшем обозначаемого как R4 ) с номинальным сопротивлением 30,0 Ом, также предназначенного для ограничения токов, с помощью омметра выставить сопротивление 20,0 Ом между правой клеммой и движком.

Рис.2.1

Определение коэффициента взаимной индукции двух катушек

Собрать цепь по схеме рис.2.1 (трансформаторное включение катушек). Для косвенного измерения тока милливольтметр подключить к резистору 1 Ом через переключатель. Увеличить от нуля напряжение Uрег до такого значения, чтобы в цепи был ток I = 0,3 А. Измерить разность потенциалов (ЭДС) на катушке LT. Рассчитать коэффициент взаимной индукции MST и коэффициент магнитной связи катушек KST. Аналогичные измерения провести для пары катушек LG и LN (последовательно с R4 включить LG ). Результаты записать в табл.2.2.

Таблица 2.2

IS	ULT	MST	KST	IG	ULN	MGN	KGN
А	В	мГн		А	В	мГн
0,3				0,3

Разметка выводов катушек

Соединить катушки по автотрансформаторной схеме (рис.2.2). На схеме обозначено: Л – левый вывод катушки; Пр – правый вывод катушки.

Рис.2.2

Установить ток в цепи I = 0,3 А. Измерить суммарное напряжение на обеих катушках. Если общее напряжение меньше, чем напряжение на катушке с током, значит две катушки соединены встречно (начало с началом), а если больше  то согласно (начало с концом). Заполнить ячейки табл. 2.3 (буквенные индексы в зависимости от номера стенда должны быть

заменены цифровыми) обозначениями начала (Н) и конца (К) каждой катушки. Начало катушки дополнительно обозначить жирной точкой на схеме в протоколе.

Таблица 2.3

LG	LN	LS	LT
Л	Пр	Л	Пр	Л	Пр	Л	Пр
Н	К			Н	К

Исследование цепи с последовательным включением индуктивно

связанных катушек

Собрать цепь по схеме рис.2.3,а с согласным включением катушек LS и LT (перед сборкой цепи расставить на схеме в протоколе обозначения левых и правых выводов катушек).

а б

Рис.2.3

Регулятором установить ток I = 0,3 А . Измерить напряжения в цепи, результаты занести в табл.2.4. Аналогично исследовать цепь по рис.2.3,б со встречным включением катушек LS и LT .

Таблица 2.4

Согласное	Встречное
I	Uрег	ULS	ULT	UL	I	Uрег	ULS	ULT	UL
А	В	В	В	В	А	В	В	В	В
0,3					0,3

Исследование разветвленной цепи с индуктивно связанными

катушками

Собрать цепь по схеме рис.2.4. Расставить на схеме в протоколе буквенные обозначения левых и правых выводов, а также номера катушек.

Для косвенного измерения токов в цепи используется коммутатор токов и резистор с сопротивлением 1,0 Ом. Поднимая от нуля напряжение Uрег , установить ток I1 = 0,3 А . Результаты измерений занести в табл.2.5.

Примечание: увеличить напряжение Uрег можно переключателем обмотки трансформатора.

Таблица 2.5

I1	I2	I3	Uрег	UR4	UDH	ULS	ULT	ULG	ULN
А	А	А	В	В	В	В	В	В	В
0,3

4 Обработка результатов исследований

4.1 Рассчитать для каждой пары катушек значения коэффициента взаимной индукции М и коэффициента магнитной связи К.

По результатам измерений п.3.4 построить векторно-топографические диаграммы для схем рис.2.3,а и рис.2.3,б. На диаграммах указать значения ЭДС самоиндукции катушек и ЭДС взаимной индукции в каждой катушке.
1. Рассчитать общую индуктивность каждой пары катушек при их согласном включении.

Примечание: эта информация, а также обозначения выводов катушек понадобятся для выполнения лабораторной работы № 3.

На основании экспериментальных исследований цепей по рис.2.3 рассчитать коэффициент взаимной индукции М вторым способом.
1. При параметрах цепи Uрег , R4 , MST , MGN , соответствующих экспериментальным значениям, рассчитать токи и напряжения в цепи рис.2.4 методом контурных токов, используя правило Крамера, или методом непосредственного применения законов Кирхгофа в пакете Mathcad.
2. По результатам расчетов п.4.5 построить векторно-топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов для схемы рис.2.4. На диаграмме указать значения ЭДС самоиндукции катушек и ЭДС взаимной индукции в каждой катушке.

Р А Б О Т А № 3

РЕЗОНАНСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Цель работы

Исследовать резонансные явления в параллельном контуре на физической модели и резонансные явления в последовательном контуре на электронной модели в пакете Workbench.

2 Описание установки

Схема цепи физической модели для исследования параллельного контура приведена на рис.3.1. Ветвь индуктивного характера составлена из двух пар катушек, исследованных в работе № 2, включенных согласно для увеличения общей индуктивности. Резонансный режим цепи достигается изменением емкости конденсаторов.

Схема цепи электронной модели для исследования последовательного контура приведена на рис.3.2. Резонансный режим цепи достигается изменением частоты источника гармонического напряжения.

3 Порядок работы на физической установке

3.1 Настройка элементов цепи

У переменного резистора (обозначенного как R2) с номинальным сопротивлением 220,0 Ом с помощью омметра выставить сопротивление 40,0 Ом между правой клеммой и движком.

Смонтировать цепь по схеме рис.3.1. В ветвь индуктивного характера включить две пары катушек, исследованных в работе № 2, соединенных согласно для увеличения общей индуктивности (на схеме в протоколе следует

заменить буквенные индексы цифровыми в зависимости от номера стенда). В ветвь емкостного характера следует включить параллельно три группы конденсаторов для увеличения суммарной емкости в ветви, перед началом исследований выставить нулевое значение емкости.

Для косвенного измерения токов в ветвях использовать милливольтметр и резистор сопротивлением 1,0 Ом, переставляемый переключателем в разные ветви цепи.

Исследование параллельного контура

Кнопкой «Пуск» подключить стенд к сети. На передней панели электронного вольтметра установить переключатель для измерения действую-

щих значений напряжений. Переключателем обмоток трансформатора установить напряжение на входе цепи приблизительно 22 В (записать точное значение).

Произвести косвенные измерения токов во всех ветвях цепи сначала при нулевом, а затем при других значениях емкости конденсаторов, которую следует изменять с шагом приблизительно 10 мкФ до значения 100 мкФ.

Порядок работы с электронной моделью цепи

4.1 Расчет параметров цепи

Схема исследуемой цепи последовательного контура приведена на рис.3.2. Параметры индуктивного и емкостного элементов зависят от номера заданного бригаде варианта Nвар: L = Nвар5 мГн , С = (5+Nвар )0,2 мкФ.

Другие параметры цепей:

0 = 1/; f0 = 0 /2 - угловая и циклическая собственные частоты идеального колебательного контура,

 = - характеристическое сопротивление идеального колебательного контура.

Принять значение добротности последовательного контура Q = 3 и определить величину резистивного сопротивления в этой цепи: R = /Q.

4.2 Установка параметров цепи

В пакете Electronics Workbench открыть файл «Последов. контур.ewb». Выставить параметры элементов R, L, C в соответствии с вариантом задания. Задать параметры источника: действующее значение напряжения Uвх = 10 В, частота f = f0 (резонансный режим).

Входные провода от осциллографа должны быть подключены к таким потенциалам, чтобы наблюдать мгновенные значения напряжения источника и напряжения на резисторе (рис.3.2).

4.3 Исследование последовательного контура

«Включить» модель. Записать в таблицу по виду табл.3.1 показания всех приборов. По осциллографу определить: длительность периода входного напряжения Т, разность фаз  (с учетом знака) колебаний входного напряжения и входного тока (напряжения на R ) цепи. Разность фаз рассчитывается через величину Т - смещение во времени колебаний двух функций времени.

Таблица 3.1

f	Uвх	UC	UL	UR	Iвх	T	Т		/0	I/I0
Гц	В	В	В	В	А	мкс	мкс	град.

Изменяя частоту источника в 5 раз сначала в сторону уменьшения, а затем в сторону увеличения от f0 (вблизи резонанса шаг изменения должен быть меньше, чем при удалении от него), записать в таблицу по 6-8 режимов в каждую сторону.

Изменив добротность Q последовательного контура в 3 раза (за счет изменения R) сначала в сторону увеличения, а затем в сторону уменьшения, провести аналогичные исследования, связанные с изменением частоты.

5 Обработка результатов исследований последовательного контура

5.1 По экспериментальным данным построить графики (в одних осях) зависимостей Iвх(), UC (), UL (), UR (),  ().

5.2 Построить графики тех же зависимостей, но полученных путем расчетов, например в системе Mathcad.

5.3 По результатам измерений при разных значениях добротности Q последовательного контура построить в одних осях графики зависимости относительного значения тока I/I0 от величины относительного значения частоты /0 , где I0 - ток в режиме резонанса последовательного контура с заданной добротностью.

5.4 По результатам измерений построить векторные диаграммы токов и напряжений в резонансном режиме и при отклонениях от этого режима в одну и другую стороны.

6 Обработка результатов исследований параллельного контура

6.1 По экспериментальным данным построить графики (в одних осях) зависимостей Iвх(С), IC (С), IL (С).

6.2 Рассчитать по результатам измерений для каждого значения емкости полное сопротивление Z всей цепи, коэффициент мощности cos всей цепи и фазовый сдвиг  на входе всей цепи. Построить графики (в одних осях) зависимостей Z(С), cos (С),  (С).

6.3 Рассчитать по результатам измерений для каждого значения емкости полную S, активную P и реактивную Q мощности всей цепи. Построить графики (в одних осях) зависимостей S(С), P(С), Q(С).

6.4 Построить графики тех же зависимостей (пп.6.1, 6.2, 6.3), но полученных путем расчетов, например в системе Mathcad.

По графикам определить величину емкости Срез, при которой режим цепи наиболее близок к резонансному. Рассчитать теоретическое значение Срез при известных других параметрах цепи.

6.6 Построить в масштабе векторные диаграммы напряжения и токов для цепи в трех режимах: С = Срез , С  Срез , С  Срез .

6.7 Предположив, что RL- ветвь - это эквивалентная схема пассивного двухполюсника с низким коэффициентом мощности, рассчитать величину емкости конденсатора, который следует подключить параллельно двухполюснику для повышения коэффициента мощности всей цепи до значения cos  = 0,9.

Р А Б О Т А № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ

ПРИ СОЕДИНЕНИИ НАГРУЗКИ ЗВЕЗДОЙ

Цель работы

Изучить свойства четырехпроводной и трехпроводной трехфахных цепей при соединении пассивных приемников звездой, исследовать симметричные и несимметричные режимы этих цепей на физической модели и на электронной модели в пакете Workbench.

2 Описание установки

Схема цепи физической модели приведена на рис.4.1. Трехфазным источником являются вторичные обмотки трансформаторов. Номинальная величина фазных напряжений UФ = 22 В, величина линейных напряжений UЛ = 38 В. Взаимосвязь напряжений в трехфазной системе отражена на векторно-топографической диаграмме рис.1.2 работы № 1. Нагрузкой являются три однофазных приемника Z1, Z2, Z3, соединенных звездой. Нейтральный провод может иметь сопротивление Z4. Все измерения на физической модели производятся электронным вольтметром, при этом для косвенного измерения токов вольтметром резистор сопротивлением 1,0 Ом специальным переключателем ставится на место одного из условных «приборов», обозначенных на схеме (рис.4.1) I1, I2, I3, I4. Сопротивления других «приборов» при этом становятся нулевыми.

В электронной модели цепи учтены сопротивления линейных проводов ZLIN и падения напряжений в проводах VU , схема модели составлена в соответствии с расчетной схемой трехфазной цепи (рис.4.2). При исследованиях на электронной модели для измерений действующих значений токов и

напряжений следует «подсоединять» амперметры и вольтметры переменного тока «АС», у источников ЭДС задавать величину действующих значений и начальных фаз в соответствии с вариантом задания.

3 Порядок работы на физической установке

3.1 Проверка и настройка источников

Проверить симметричность напряжений и порядок чередования фаз в трехфазном источнике в соответствии с указаниями п.3.2 работы № 1.

3.2 Монтаж цепи

Собрать монтажными проводами с наконечниками трехфазную цепь с симметричной нагрузкой, в качестве нагрузки использовать конденсаторы емкостью 10  40 мкФ. Нейтральные точки источника и нагрузки соединить проводом без элемента цепи Z4 (идеальный нейтральный провод).

3.3 Исследование цепи с симметричной нагрузкой

Кнопкой «Пуск» подключить стенд к сети. На передней панели электронного вольтметра установить переключатель для измерения действующих значений напряжений. Произвести косвенные измерения токов во всех ветвях цепи (переставляя переключателем резистор с сопротивлением 1 Ом в разные ветви) и прямые измерения фазных и линейных напряжений на нагрузке.

Удалить нейтральный провод (трехпроводная система) и повторить все измерения. Результаты измерений записывать системно (в таблицу). Кнопкой «Стоп» отключить стенд.

3.4 Исследование цепи с несимметричной нагрузкой

Восстановить нейтральный провод. Параллельно конденсаторам в одной или в двух фазах подключить резисторы с сопротивлением 220 Ом (использовать крайние клеммы резисторов!). Повторить все измерения.

Ввести в нейтральный провод сопротивление Z4 , в качестве которого использовать индуктивную катушку с индуктивностью 60 мГн. Повторить все измерения.

Удалить нейтральный провод (трехпроводная система) и повторить все измерения. Кнопкой «Стоп» отключить стенд.

Порядок работы с электронной моделью цепи

4.1 «Монтаж» цепи

В пакете Electronics Workbench открыть файл «Трехф. звезда.ewb». В ветвях цепи поставить пассивные элементы R, L, C, составляющих полные сопротивления Z1, Z2, Z3, Z4 и ZLIN в соответствии с вариантом, заданным преподавателем. Параметры трех источников ЭДС – действующие

значения и начальные фазы - также установить в соответствии с заданным вариантом.

Входные провода от осциллографа подключить к таким потенциалам, чтобы наблюдать мгновенные значения напряжения фазы «С» источника и напряжения между нейтральными точками. Убедиться, что амперметры стоят во всех ветвях и вольтметры подключены для измерения всех напряжений, система приборов - «АС».

4.2 Исследование модели цепи

«Включить» установку. Записать значения токов во всех ветвях и всех напряжений в цепи. Зарисовать осциллограммы мгновенных напряжений, измерить значения их амплитуд и начальных фаз.

Исследовать аварийные режимы в трехфазной цепи: сначала произвести все аналогичные измерения при обрыве нейтрального провода, а затем при обрывах одного из линейных проводов в трехпроводной и в четырехпроводной цепях.

Обработка результатов исследований

5.1 Построить в масштабе векторно-топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов для всех режимов, исследованных в работе.

5.2 Методом двух узлов рассчитать в комплексном виде все токи и напряжения в цепи, соответствующей электронной модели. Сравнить результаты расчета и моделирования.

1. Пьянь 1987 одного из героев сравнивают с рестлером
2. Истории Московского купеческого общества
3. А S субъект человек ~ Бог теоцентризм Б S человекприродакосмоцентризм В S чкобществосоциоцентриз
4. общей психологией как определяющей базовые знания о закономерностях психологических явлений; возрастн
5. т~сілдері д~ст~рлері ~лгі~негесі ~алай жал~асты~ тап~анын арнайы ~арастыруымыз ~ажет
6. 06-622333338242 В С Малышенко Ю
7. А
8. Учет движения денежных средств
9. Промышленная очистка сточной воды машиностроительного предприятия.html
10. Основные понятия словообразования

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе