Лабораторная работа Т9. Отчет по лабораторной работе т9 Последовательная феррорезонансная цепь

• Название: Отчет по лабораторной работе т9 Последовательная феррорезонансная цепь
• Анкор: Лабораторная работа Т9
• Дата: 03.11.2021
• Размер: 222.58 Kb.
• Имя файла: Lab__T-9.docx
• Тип: Отчет; #261977

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электроснабжения и электротехники

ОТЧЕТ

по лабораторной работе Т-9

Последовательная феррорезонансная цепь

Выполнил: студент группы ЭПбз-17-1

Заец А. В.

Проверила: к.т.н., доцент кафедры ЭиЭ

Томилова В.А.

Иркутск, 2020

Цель работы: Экспериментальное исследование и анализ характерных явлений в электрических цепях, содержащих участки с последовательным соединением конденсатора и катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником при постоянной частоте источника синусоидального напряжения.

Программа работы

1. 
   Снять и исследовать характеристики I(U), U_R(U), U_C(U) при плавном изменении входного напряжения U в последовательной цепи, содержащей катушку с ферромагнитным сердечником и конденсатор для двух режимов:
   

R₇ = 0 , R₇ = R_доб = R_опт.

2. 
   Исследовать применение данной цепи в качестве простейшего стабилизатора напряжения.
   

Рисунок 1. Электрическая цепь

Таблица 1. Данные при увеличении и уменьшении входного напряжения.

	Увеличение U						Уменьшение U
U1,В	50	60	79	80	85	90		90	70	46	45	40	35
UК,В	72	80	129	212	216	218		217	210	198	64	55	49
UС,В	29	35	63	272	280	294		288	260	202	28	22	19
I,А	0,15	0,18	0,32	1,53	1,58	1,65		1,6	1,45	1,13	0,2	0,1	0,09

Таблица 2. Измерения стабилизированного выходного напряжения U_K от входного напряжения.

U, В	190	210	230	250	270
UK, В	222	228	234	237	240

Таблица 3. Измерения с источником тока (подключение R₇ ≈100 Ом в цепь питания).

U, В	50	55	82	75	73	77	82	90
I, А	0,14	0,2	0,4	0,6	0,75	1	1,13	1,23

Рисунок. 2. Характеристики U_K(U), U_C(U), I(U)



Рисунок . 3. Характеристики U’(I)

Векторная диаграмма при увеличении U до «скачка»



Эквивалентное активное сопротивление



Эквивалентное реактивное сопротивление



Угол сдвига по фазе φ=40⁰ , характер цепи в целом индуктивный.

Векторная диаграмма при увеличении U после «скачка»



Эквивалентное активное сопротивление



Эквивалентное реактивное сопротивление



Угол сдвига по фазе φ=-55⁰ , характер цепи в целом емкостной.

Векторная диаграмма при уменьшении U до «скачка»



Эквивалентное активное сопротивление



Эквивалентное реактивное сопротивление



Угол сдвига по фазе φ=-12⁰ , характер цепи в целом емкостной.

Векторная диаграмма при уменьшении U после «скачка»



Рисунок 4. Векторная диаграмма токов и напряжений.

Эквивалентное активное сопротивление



Эквивалентное реактивное сопротивление



Угол сдвига по фазе φ=31⁰ , характер цепи в целом индуктивный.



Рисунок. 5. Характеристика стабилизатора U_K(U)

Коэффициент стабилизации:





I

Рисунок . 6. ВАХ цепи U(I) с добавочным сопротивлением.

Вопросы и ответы.

1. Как с изменением емкости (рис. 1) будет изменятся величина общего напряжения, при котором происходит скачок и величина тока после скачка?

При увеличении емкости величина общего напряжения, при котором происходит скачок, будет уменьшаться согласно Uc=I/ωC.

2. При всякой ли емкости можно получить режим феррорезонанса напряжений изменением входного напряжения? Дать определение явлению феррорезонанса напряжений.

Явление феррорезонанса напряжений – это явление резонанса в последовательной цепи, состоящей из катушки со сталью и конденсатора. При котором компенсируются U_L и U_C , общее U=0.

Чтобы получить режим феррорезонанса напряжений изменением входного напряжения, при нелинейной катушке и линейном конденсаторе, нужно чтобы характеристика конденсатора U_C(I) пересекала характеристику катушки U_L(I).

3. Как влияет изменение частоты питающего напряжения на величину общего напряжения, при котором происходит триггерный эффект.

При увеличении частоты питающего напряжения величина общего напряжения, при котором происходит триггерный эффект, будет уменьшатся согласно Uc=I/ωC.

4. Почему различаются теоретическая ВАХ цепи U’(I) и эксперементальная ВАХ U(I) в цепи при отсутствии и при наличии R₇?

При сравнительно малом R на результирующей ВАХ цепи имеется падающий участок, а сама ВАХ имеет N-образную форму. Также на теоретической ВАХ при отсутствии R напряжение при скачке равно нулю, т.к. элементы цепи не имеют активного сопротивления. C увеличением R падающий участок на ВАХ исчезает.

5. Обосновать явление , называемое триггерным эффектом.

Это явление резкого изменения тока в цепи при незначительном изменении напряжения на входе.

Рассмотрим рисунок .2: При повышении напряжения от 0 до точки «b» оно растет плавно, при дальнейшем увеличении U оно скачком переместится из точки «b» в точку «а» и затем продолжит рост. Далее при уменьшении U оно будет плавно перемещаться до точки «p» затем при дальнейшем уменьшении U оно скачком переместится в току «d». Это явление и называется триггерным эффектом

6. Почему во время скачка изменяются эквивалентные сопротивления феррорезонансной цепи R_Э Х_Э и φ?

Потому что характер цепи меняется с индуктивного в емкостной и наоборот.

7. Почему при включении в феррорезонансную цепь R₇ можно плавно регулировать ток в цепи?

При включении в феррорезонансную цепь R₇ мы уменьшаем триггерный эффект. Чем больше сопротивление, тем меньше скачки тока из неустойчивых состояний. Тем более плавная ВАХ цепи получается.

8. Можно ли для осуществления стабилизации напряжения заменить емкость линейной индуктивностью или линейным активным сопротивлением?

Нет, т.к. пропадет эффект стабилизации установившегося режима. В таком случае напряжение на нагрузке будет линейно изменятся от напряжения на входе.

9. Какие изменения в схеме стабилизатора напряжения необходимо сделать, чтобы увеличить коэффициент стабилизации?

Увеличить величину емкости.

10. Какое соотношение должно быть между нагрузочным сопротивлением R_Н и сопротивление х_к , чтобы не нарушался режим стабилизации напряжений?

Соотношение должно быть порядка один к одному. При малом сопротивлении нагрузки , будет эффект короткого замыкания. При большом R_Н ток будет идти по пути наименьшего сопротивления т.е. через катушку.

11. Какую роль выполняет линейная емкость в данной цепи?

Роль триггера. В момент заряда емкости и происходит триггерный эффект.

12. Может ли найти применение работа схемы на практике?

Да. Это всевозможные стабилизаторы напряжения основанные на принципе феррорезонанса с коэффициентом стабилизации от 20 до 40. Также схема может быть использована как бесконтактное феррорезонансное реле.

Вывод: в ходе проведённой лабораторной работы было проведено экспериментальное исследование и анализ характерных явлений в электрических цепях, содержащих участки с последовательным соединением конденсатора и катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником при постоянной частоте источника синусоидального напряжения.