ДОНБАССКИЙ ГОРНО - МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ 4 страница

4.3 По данным табл. 7.2 построить три векторные диаграммы для режимов:
b_L > b_c; b_L = b_C; b_L < b_C.

4.4 Вычислить величины, указанные в графах "вычислено" табл. 7.3: y_ц, g_{ц ,}b_c - по формулам п.3.3, L₁, I_L и I_a - как в п.4.1. В графу "С" записать значения, найденные из данных опыта:

4.5 Построить графики зависимости I, I₂, I_L, I_a 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); I_L (L); I_c(L); I_a(L).

5.5 То же, что и в п.5.4 для I(C), I_L(C), I_a(C), I_c(C).

5.6 Проанализируйте зависимость b_L(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, X_L=80 Ом. Определить X_C, 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, X_c=24 Ом. Определить X_L , 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, X_l, Х_с, 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 l_о, 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			Вычислено
									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
Вариант схемы	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, I_2, 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 R_A и R_B взять нерегулируемые резисторы с одинаковыми сопротивлениями, R_С и R_N резисторы с регулируемыми сопротивлениями.

Примечание. В качестве R_A, R_B, R_C могут использоваться лампы накаливания. Изменение R_С 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: R_C : ∞ ; 2R; R; 2R/3; 0, где R = R_A = R_B. Для получения R_C=0 необходимо зажимы нагрузки фазы С соединить проводником накоротко. Результаты измерений занести в табл. 9.1.

Таблица 9.1 - Трехпроводная цепь

R_C	Линейные напряжения			Фазные напряжения			Линейные токи
R_C	U_AB	U_BC	U_CA	U_A	U_B	U_C	I_A	I_B	I_C
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 R_N 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 R_С= 0 в этом случае не устанавливается, так как он является аварийным!

Таблица 9.2 – Четырехпроводная цепь

R_C	Линейные напряжения			Фазные напряжения			Токи
R_C	U_AB	U_BC	U_CA	U_A	U_B	U_C	I_A	I_B	I_C	I_N
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 R_N = ∞ вынуть замыкатель ШР4.

Таблица 9.3 - Исследование влияния

R_N	U_Л	U_А	U_В	U_С	U_N	I_A	I_B	I_C	I_N

R_N/3
2R_N/3
R_N
∞

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 U_N и сделать в отчете письменный вывод о характере изменения U_N при изменении R_C 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 R_N на величину U_N 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).

4.7 Первое уравнение Кирхгофа для 3-х и 4-х проводной цепи.

4.8 При каких условиях появляется ток в нулевом проводе?

4.9 Как отражается наличие или отсутствие нейтрального провода на распределение фазных напряжений при симметричной и несимметричной нагрузке?

4.10 В каких случаях и каким образом влияет величина сопротивления нейтрального провода на фазные напряжения?

4.11 Сопоставить и объяснить, пользуясь векторными диаграммами, различие в данных табл. 9.1 и 9.2.

4.12 Задача.U_AB=U_BC=U_CA=173 В. Определить линейные токи, фазные напряжения и построить векторные диаграммы в случаях:

а) Z_AX = Z_BY = Z_CZ = 10;

б) Z_AX = Z_CZ = 10; Z_BY = ∞;

в) Z_AX = Z_CZ = 10; Z_BY = 0.

4.13 Задача. То же, что в задаче 4.12, но при наличии нейтрального провода с пренебрежимо малым сопротивлением. (Случай "в" не рассматривается).

4.14 Задача. В цепи, изображенной на схеме, линейные напряжения U_л=380. B сопротивления, изображенные на схеме, одинаковы и равны 20 Ом каждое. Определить показания электромагнитного амперметра.

4.15 Каково по характеру сопротивление Z симметричного трехфазного потребителя, если, несмотря на наличие питающего напряжения, ваттметр показывает нуль? Ответ пояснять на векторной диаграмме.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒