Методические указания

К пункту 3.

П оследовательная схема замещения катушки с ферромагнитным сердечником приведена на рис. 13.4.

Рис. 13.4. Последовательная схема замещения катушки с ферромагнитным сердечником

На рис. 13.4 и в табл. 13.2 – активное сопротивление, учитывающее потери в сердечнике на гистерезис и от вихревых токов; – индуктивное сопротивление рассеяния катушки с сердечником; – индуктивное сопротивление катушки с сердечником.

Расчёт параметров последовательной схемы замещения катушки с фер­ромагнитным сердечником производится в следующей последовательности:

1. Рассчитываются потери в стали:

;

2. Определяется активное сопротивление катушки:

;

3. Рассчитывается индуктивное сопротивление сердечника:

,

где ; – коэффициент трансформации;

4. Определяется индуктивное сопротивление рассеяния

,

где – модуль входного сопротивления.

Добротность определяется в соответствии с соотношением

.

К пункту 4.

Типовая кривая зависимости индуктивности катушки с ферромагнитным сердечником от тока приведена на рис. 13.5. Указанный характер изменения индуктивности с ростом тока объясняется нелинейнос­тью характеристики ферромагнитного материала сердечника, обуслов­ливающей соответствующую нелинейность характеристики катушки, на основании которой определяется .

Рис. 13.5. Типовые кривые зависимостей и

Нелинейный характер кривой объясняется следующим. По мере увеличения степени насыщения с возрастанием тока ширина петли гистерезиса, характеризующая удельные потери в стали, увеличивается все медленнее, ограничиваясь сверху кривой предельного цикла. Таким образом, в соответствии с соотношением

замедляющееся возрастание P_ГВ с ростом тока обусловливает снижение R_ГВ.

К пункту 5.

Расчёт зависимостей осуществляется на основании следующих соотношений:

;

;

.

К пункту 6.

Вольт-амперная характеристика для конденсатора ввиду ее линейного характера строится по двум точкам.

К пункту 7.

Вольт-амперная характеристика цепи строится на основании соотношения

.

К пункту 10.

Несмотря на явно выраженный несинусоидальный характер кривых токов и напряжений в цепи с нелинейной катушкой индуктивности для оценки энергетической стороны происходящих процессов используются векторные диаграммы, применяемые для анализа цепей синусоидального тока. Для этого реальные несинусоидальные кривые заменяются эквивалентными им по действующим значениям синусоидами. При этом действующие значения несинусоидальных переменных определяются приборами электромагнитной системы.

Опрокидывание фазы – это изменение характера нагрузки (с индуктивного на ёмкостный или наоборот) при прохождении точки резонанса.

К пункту 11.

Полученные с помощью осциллографа кривые зависимостей , и необходимо разместить друг под другом в указанной последовательности. При этом фазовый сдвиг между током и напряжением на катушке индуктивности может быть получен с помощью двухлучевого осциллографа, использования внешней синхронизации в однолучевом осциллографе или в первом приближении может быть взят из соответствующей векторной диаграммы п. 10 задания; между током и напряжением на конденсато­ре фазовый сдвиг принять равным 90.

К пункту 12.

При исследовании параллельного соединения катушки с ферромагнитным сердечником и конденсатора следует перейти к расчётной схеме замещения нелинейной катушки, приведённой на рис. 13.6.

Пересчёт параметров последовательной схемы замещения нелинейной катушки в параметры схемы на рис. 13.6 осуществляется на основании следующих соотношений:

; ; .

Рис. 13.6. Расчетная схема замещения нелинейной катушки

К пункту 13.

Расчёт зависимостей осуществляется на основании следующих соотношений:

;

;

;

.

К пункту 4 творческого задания.

Физический смысл исследуемых переменных , , иллюстрирует рис. 13.7.

Рис. 13.7. Типовая кривая U(I) для схемы на рис. 13.2

К пункту 6 творческого задания.

Качество стабилизации напряжения обычно характеризуется коэффициентом стабилизации, определяемым отношением относительных приращений входной величины (изменяющейся) и выходной величины (стабилизируемой)

.

В рассматриваемом задании ; .

При выполнении опытов принять .