Работу выполнил: _________________________ Работу принял: ___________________________ Лабораторная работа № 20 Инерционные и безынерционные нелинейные элементы
Целью лабораторной работы являются исследования явления инерционности в нелинейных цепях, а также методы расчета нелинейных цепей с синусоидальными источниками.
1. Общие сведения
Решающее влияние на характер процессов в цепях переменного тока оказывают инерционные свойства нелинейных элементов. По степени инерционности процессов нелинейные элементы разделяют на инерционные и безынерционные.
Параметры инерционных элементов не успевают измениться за период входного напряжения. Поэтому динамическая характеристика инерционного элемента остается линейной, а интегральная характеристика (обычно для действующих значений) становится нелинейной. Благодаря линейной динамической характеристике в цепи с источниками синусоидального напряжения токи и напряжения остаются синусоидальными. Для расчета можно использовать комплексный метод.
Значительно сложнее процессы в цепях с безынерционными элементами, параметры которых меняются вместе с изменением мгновенных значений токов и напряжений. Поэтому в цепи с источниками синусоидального напряжения токи и напряжения в цепи становятся несинусоидальными.
В лабораторной работе рассмотрен безынерционный элемент со слабой нелинейностью. Действующее значение возникших в результате нелинейности высших гармоник составляет не более 30 процентов от действующего значения основной гармоники.
Для определения
спектрального состава тока, заданного
осциллограммой (рис. 20.1), на половине
периода выполняют разбиение функции
тока на 10 равных участков. По значениям
величин
|
Рис. 20.1 |
коэффициенты разложения в ряд Фурье
по синусам и косинусам вычисляются
по выражениям:
,
.
2. Содержание и порядок выполнения работы
Источником синусоидального напряжения частой f 50 Гц является МОДУЛЬ ПИТАНИЯ UZ3. Измерительные приборы расположены в модуле ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ. Для измерения напряжения используют мультиметр РР. Нелинейные элементы электрической цепи выбирают из модуля НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. Для получения зависимостей от времени используют осциллограф.
Работа состоит из двух частей. В первом части исследуется цепь с инерционным резистивным элементом. Во второй исследуется цепь с безынерционным нелинейным элементом – катушкой с ферромагнитным сердечником.
Собрать электрическую цепь с инерционным резистивным элементом (схема рис. 1П протокола измерений).
Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.
Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ и тумблер SA2 МОДУЛЬ ПИТАНИЯ UZ3. Установить напряжение U 0.
Плавно изменяя регулятором напряжения ток
от нуля до 80 мА с шагом 10 мА экспериментально
получить характеристику нелинейного
элемента. Измеренные величины занести
в табл. 1П протокола измерений.
Собрать электрическую цепь по схеме, показанной на рис. 2П.
Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.
Выполнить предварительные расчеты для указанного преподавателем значения тока из табл. 1П.
Регулятором напряжения модуля UZ3 установить указанное преподавателем значения тока . Измерить входное напряжение, мощность и угол сдвига фаз. Напряжения
и
измерить мультиметром РР. Результаты
измерений занести в табл. 2П.Включить осциллограф. Подключить Вход 1 и Вход 2 осциллографа согласно рис. 2П. Срисовать на кальку с экрана осциллографа кривые зависимости и
.
На рисунке написать масштабы
и
усиления по напряжению.Собрать электрическую цепь с катушкой (схема рис. 3П).
Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.
Установить на входе цепи напряжение U, при котором действующее значение тока 60 – 75 мА.
Подключить Вход 1 осциллографа согласно рис. 3П. Срисовать с экрана на кальку кривую зависимости и
.
При
1 Ом кривая
тождественна зависимости
.
На рисунке написать масштабы
усиления по вертикальной оси и
временной развертки.Утвердить протокол измерений у преподавателя.
Выключить тумблер SA2 источника МОДУЛЬ ПИТАНИЯ UZ3 и автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ.