Файл: Практикум по курсу " Теоретические основы электротехники" для студентов электротехнических специальностей всех форм обучения.doc

Рисунок 3.1 – Электрическая цепь для определения параметров катушек и их взаимной индуктивности.

На схеме: QF-3 – выключатель синусоидального напряжения; РН – регулятор напряжения (автотрансформатор); Z₁ (R₁, X_L₁, L₁), Z₂ (R₂ , X_L2, L₂) – параметры катушек индуктивности;

М – взаимная индуктивность связанных катушек.

Установить регулятор напряжения в нулевое положение (положение автотрансформатора – против часовой стрелки до упора).
Включить питание электроприборов (QF-1).
Включить источник синусоидального напряжения (QF-3) и регулятором напряжения подать на вход на вход катушки Z₁ напряжение U₁ (ток I₁ не должен превышать 2А). Показания электроприборов записать в таблицу 3.1 (первая строка таблицы).

5. Вывести РН до нуля. Выключить источник напряжения (QF-3). Поменять местами катушки Z₁ и Z₂. Включить QF-3 и регулятором напряжения подать на вход катушки Z₂ напряжение U₁ (ток I₁ не должен превышать 2А). Показания электроприборов записать в таблицу 3.1 (вторая строка таблицы).

Таблица 3.1 – Результаты измерений и расчётов параметров

катушек индуктивности

Катушка	Результаты измерений				Результаты расчётов
Катушка	U₁, В	I₁, А	Р Вт	U₂, В	Z, Ом	R, Ом	X_L, Ом	L, мГн	M, мГн	K_C
Z₁
Z₂

Рассчитать параметры катушек ( ) и ( ), взаимную индуктивность катушек ( М ), коэффициент связи катушек ( K_C):

Результаты расчётов внести в таблицу 3.1.
II Последовательное соединение индуктивно связанных катушек

Собрать электрическую цепь – рисунок 3.2.

Рисунок 3.2 – Цепь с последовательным соединением

индуктивно связанных катушек.

Установить регулятор напряжения в нулевое положение (против часовой стрелки до упора).
Включить питание электроприборов (QF-1).
Включить источник синусоидального напряжения (QF-3) и регулятором напряжения подать на вход цепи переменное напряжение (ток в цепи не должен превышать 2А). Записать в таблицу 3. 2 показания приборов при согласном и встречном включениях катушек.

Указания: 1) от согласного включения катушек к встречному включению (и наоборот) можно перейти поворотом подвижной катушки вариометра на 180^;

2) при одинаковом входном напряжении при согласном включении катушек ток будет меньше, чем при их встречном включении

.
Таблица 3. 2 – Результаты измерений и расчётов в цепи при последовательном соединении катушек

Включение катушек	Результаты измерений				Результаты расчёта
Включение катушек	U, В	I, А	U₁, В	U₂, В	Z, Ом	L, мГн	M, мГн	X_м, Ом
Согласное
Встречное

5. Определить эквивалентные индуктивности цепи с последовательным соединением катушек при согласном и встречном включениях, взаимную индуктивность М и сопротивление взаимной индуктивности X_м:

Здесь: R₁ и R₂ – активные сопротивления катушек (таблица 3.1).
Результаты расчётов внести в таблицу 3. 2.
6. На основании найденных параметров катушек (таблица 3-1), рассчитать активные и реактивные падения напряжений на элементах цепи для режимов

. Значения токов взять из таблицы 3. 2. Построить в масштабе векторные диаграммы напряжений для согласного и встречного включений катушек. Сравнить значения напряжений U, U₁, U₂из векторных диаграмм с соответствующими показаниями приборов (таблица 3. 2).

III Параллельное соединение индуктивно связанных катушек

Собрать электрическую цепь – рисунок 3.3.

Рисунок 3.3 – Цепь с параллельным соединением индуктивно связанных катушек.

Установить регулятор напряжения в нулевое положение (положение автотрансформатора – против часовой стрелки до упора).
Включить питание электроприборов (QF-1).
Включить источник синусоидального напряжения (QF-3) и регулятором напряжения подать на вход цепи переменное напряжение (ток в катушках не должен превышать 2А). Записать в таблицу 3.3 показания приборов при согласном и встречном включениях катушек (указания к схеме при последовательном соединении катушек).

Таблица 3. 3 – Результаты измерений в электрической цепи при

параллельном соединении катушек

Включение катушек	U, В	I, А	I₁, А	I₂, А
Согласное
Встречное

5. Вычислить комплексные токи

для согласного и встречного включений катушек с помощью законов Кирхгофа для электрической цепи (рисунок 3-3) в комплексной форме:

.

Здесь:

– комплекс напряжения на входе электрической цепи (таблица 3-3);

– комплексные сопротив-

ления катушек индуктивности (таблица 3.1);

– комплексное сопротивление взаимной

индуктивности (таблица 3. 2).

В формулах верхний знак соответствует согласному включению катушек (нижний знак – встречному включению катушек).

6. Построить в масштабах на комплексной плоскости векторные диаграммы токов и напряжений для согласного и встречного включений катушек по результатам расчёта комплексных токов. Сравнить значения токов и входного напряжения на векторной диаграмме с соответствующими показаниями приборов (таблица 3. 3):

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие элементы цепи называются индуктивно связанными?

Чем характеризуется степень индуктивной связи катушек?
Какой смысл имеет понятие одноимённых зажимов индуктивно связанных катушек.
Как можно выполнить разметку одноимённых зажимов индуктивно связанных катушек?

5. Какое включение называется согласным?

6. Какое включение называется встречным?

7. Чему равно сопротивление взаимной индуктивности?

8. Как определится напряжение взаимной индуктивности?

9. Чему равно полное сопротивление цепи из двух последовательно соединенных связанных катушек при согласном включении?

10. Чему равно полное сопротивление цепи из двух последовательно соединенных связанных катушек при встречном включении?

11. При каком условии в цепи с индуктивно связанными элементами может наблюдаться "ёмкостный" эффект?

12. Почему справедливо соотношение:

?

Лабораторная работа 4.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАССИВНОГО Т-ОБРАЗНОГО

ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА

I Определение параметров элементов четырёхполюсника

и нахождение коэффициентов его уравнения в А - форме

Собрать электрическую цепь – рисунок 4.1 а).

Рисунок 4.1 – Схема цепи для определения параметров элементов четырёхполюсника (а) и его структура (б)
На схеме: QF-3 – выключатель синусоидального напряжения; РН – регулятор напряжения (автотрансформатор);

– элементы четырёхполюсника (соответственно: реостат, катушка индуктивности, конденсатор).

Включить питание электроприборов (QF-1).
Установить регулятор напряжения в нулевое положение (положение автотрансформатора – против часовой стрелки до упора).
К зажимам “а“ - “б”схемы рисунка 4.1(а) поочередно подключить элементы четырёхполюсника: Z ₁, Z ₂, Z ₀ (соответственно: Z ₁ – реостат сопротивлением 40  60 Ом; Z ₂ – одна из катушек вариометра; Z ₀ – конденсатор ёмкостью С мкФ).

Для каждого элемента, включив источник синусоидального напряжения (QF-3), подать регулятором напряжения на вход элемента четырёхполюсника напряжение U (при этом ток в элементе не должен превышать 2А). Показания электроприборов для каждого элемента четырёхполюсника внести в таблицу 4.1.

Рассчитать параметры элементов четырёхполюсника:

.

Результаты расчёта внести в таблицу 4-1. Записать комплексные сопротивления элементов четырёхполюсника ( Z₁, Z₂, Z₀ ).
Таблица 4.1 – Результаты измерений и расчета параметров

элементов четырёхполюсника

Элемент четырёхполюсника	Результаты измерений			Результаты расчёта
Элемент четырёхполюсника	U, В	I, А	Р, Вт	Z , Ом	R , Ом	X , Ом	, град
Реостат ( Z₁)						–	0
Катушка (Z₂)
Конденсатор (Z₀)					–		- 90