Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Хабаровский государственный университет экономики и права

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

5448

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

13.11.2022

Размер:

1.49 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 75 6 7 > Следующая >>>

Xсогл Xвстр	4X M ; X M	X согл X встр	; M	X согл X встр	; k	M	.
		4
						L2 L3
			4

3. Задание

3.1 Определить Z , X и L вторичных обмоток трансформатора, взаимную индуктивность M и коэффициент связи k между вторичными обмотками трансформатора для видов включения, представленных на схемах 2 и 3.

3.2 Построить векторную диаграмму токов и напряжений, предварительно выбрав масштаб (см. рисунок 4 и 5).

U X

Iн

X M

U X

U н Iн

U X M

Iн

X M

U X

U X 2

U R

Рисунок 4 – Векторная диаграмма токов и

Рисунок 5 – Векторная диаграмма токов и

напряжения для цепи вторичных обмоток

трансформатора включённых на нагрузку

путём согласного последовательного со-

путём встречного последовательного со-

единения

4. Контрольные вопросы

4.1. Что называют явлением взаимной индукции?

4.2. Как определить ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции?

4.3. Что такое коэффициент связи катушек индуктивности и как его определить?

4.4. В каком случае коэффициент связи может равняться единице? 4.5. Что такое одноимённые зажимы двух катушек индуктивности?

4.6. В каких случаях взаимная индукция полезна, а в каких – нежелательна? 4.7. Как определить напряжение на выводах одной из катушек, если она связана явлением взаимной индукции с другой?

4.8. Что такое согласное и встречное соединение катушек?

Практическое занятие № 9

РАСЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ И МАГНИТНЫХ ЦЕПЕЙ

Цель занятия: Определить характеристики магнитного поля вокруг проводников с током, рассчитать неразветвлённую магнитную цепь, используя закон полного тока.

Для представленных ниже схем магнитных цепей требуется определить: индукцию магнитного поля B и магнитный поток в магнитной цепи Ф . Исходные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант	I	a	b	R	W	m	n	r
	А	см	см	см	шт.	м	м	-
1	10	2	5	10	100	4	3	100
2	12	4	4	30	60	2	2,5	100
3	20	5	5	15	200	1,5	2	100
4	15	3	8	20	80	2	1,5	100
5	20	6	4	5	100	2,5	2	100
6	10	2	6	20	160	3	4	100

Примечания:
1.	Для решения задания 1.1 использовать только данные из столбцов I		и a ,	r	1.
				r
2. Для решения задания 1.2		использовать только данные из столбцов I	и R ,	r	1.
				r
3. Для решения задания 1.3		использовать только данные из столбцов I ,	R , W и		r .
4. Для решения задания 1.4		использовать все данные таблицы 1.

1. Схемы и задания практического занятия

1.1. Определить индукцию магнитного поля, образованного вокруг бесконечно длинного прямолинейного проводника с током (рисунок 1) I , А, в точке M , расположенной на расстоянии a , м от проводника. Изобразить силовые линии и вектор магнитной индукции B .

H r

0 ,

Закон полного тока H

I ,

отсюда H

, где l

2 a

0 2 a

Рисунок 1

1.2. Определить индукцию магнитного поля в центре кругового проводника с током (рисунок 2) I , А. Радиус кругового проводника R , см. Изобразить силовые линии и вектор магнитной индукции B .

B H

0 ,

Закон полного тока H

I ,

отсюда H

, где

Рисунок 2

0 2R

0 D

1.3. Определить индукцию магнитного поля внутри катушки, намотанной на кольцо (рисунок 3). По проводнику протекает ток I , А. Радиус кольца

из ферромагнитного материала магнитной проницаемостью r ,					R , см. Ко-
личество витков в катушке W .
	B H	r	0 ,	r	100
l
R	Закон полного тока H				l	I ,
	отсюда	H	I W		I W
W	отсюда	H		l	2 R
				l	2 R
	B			I W
	B	r	0	2 R
		r	0	2 R
I
Рисунок 3

1.4. Определить магнитный поток Ф в магнитной цепи (рисунок 4) при известном I , А, количестве витков в катушке W , a и b , см , длине средней линии магнитопровода l , м, магнитной проницаемости материала магнитопровода r .

			B	H		r	0 ,	r	100
			Закон полного тока H						l		I ,
	Ф	a	S			I W			I W
	Ф		отсюда H			I W			I W		;
	W	b	отсюда H				l	2 m		n	;
I		b					I W
I
				B
				B	r	0	2 m	n
		l			r	0	2 m	n
		l
			Ф B S	r 0 H S					I W		a b ,
			Ф B S	r 0 H S			r 0		2 m		a b ,
	Рисунок 4								2 m		n
	Рисунок 4		где l		2 m		n ,	S	a	b
			где l		2 m		n ,	S	a	b

2. Теоретические сведения о магнитных цепях

Магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции B ,

который имеет определённую величину и определённое направление в пространстве и определяет силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля. Эта характеристика является основной характеристикой магнитного поля, так как определяет электромагнитную силу, а также ЭДС индукции в проводнике, перемещающемся в магнитном поле.

Единицей измерения магнитной индукции B является вебер (Вб), де-

лённый на квадратный метр	Вб	или тесла (Тл), 1	Вб	1 Тл .

	м2		м2

Напряжённость магнитного поля H – векторная величина, которая определяется токами в проводниках, создающими магнитное поле. В результате напряжённость магнитного поля в катушке определяется отноше-

нием произведения тока I	и количества витков катушки W к длине конту-
ра магнитной цепи l :
H	I W	, отсюда H l I W ,
H	l	, отсюда H l I W ,
	l

где l – длина контура магнитной цепи, м.

Единицей измерения напряжённости магнитного поля является ампер на метр:

H 1 Ам .

Напряжённость связана с магнитной индукцией соотношением

					B	a H			I W	,
					B	a H	a			,
									l
где а		– абсолютная магнитная проницаемость среды, которая отражает
магнитные свойства среды
						a	o	r ,
где		4 10	7	Гн	– магнитная постоянная, характеризующая магнитные
где	o	4 10		м	– магнитная постоянная, характеризующая магнитные
	o

свойства вакуума;
	r	– относительная магнитная проницаемость среды, которая показы-

вает, во сколько раз индукция поля, созданного током в данной среде, больше или меньше, чем в вакууме, и является безразмерной величиной.

Если средой является воздух, то	r	1.
	r

Магнитный поток Ф – поток магнитной индукции, образованный пересечением площади S однородным магнитным полем.

Ф В S , единица измерения вебер (Вб), так как	Вб	м2	Вб .
	м2

Намагничивающая или магнитодвижущая сила (МДС) F – это си-

ла, характеризующая магнитное поле, образованное проводником с током, имеющим определенное количество витков.

Закон полного тока – алгебраическая сумма токов, сцепляющихся с контуром магнитной цепи, равна произведению напряженности на длину контура магнитной цепи при условии равного значения напряженности в любой точки контура:

H l I .

Иначе это можно представить как контур, который многократно пронизывает один и тот же ток, как например, в обмотке с несколькими витками течёт один и тот же ток. В результате I I W . Отсюда H l I W .

Таким образом, закон полного тока отражает намагничивающую силу F вдоль контура, которая равна полному току, проходящему сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:

F H l	I W	I – полный ток в замкнутом контуре.
Законы Кирхгофа для магнитной цепи
1-й закон –	Ф 0 , алгебраическая сумма намагничивающих потоков

для любого узла магнитной цепи равна нулю.

2-й закон – I W F H l UM , алгебраическая сумма намагничивающих сил F для любого замкнутого контура магнитной цепи равна алгебраической сумме магнитных напряжений U M на отдельных

его участках.

Закон Ома для участка магнитной цепи

Магнитный поток для участка цепи пропорционален магнитному напряжению на этом участке и обратно пропорционален магнитному сопротивлению этого участка:

Ф	U M	F	, где RM	l		, а UM H l F .
	RM	RM
				a	S

Магнитная цепь, или магнитопровод – это путь, по которому замы-

кается магнитный поток. Для увеличения магнитного потока Ф в состав

магнитной цепи вводят ферромагнитные материалы.

Магнитной цепью называют совокупность мдс, ферромагнитных тел или каких-либо иных тел или сред, по которым замыкается магнитный поток.

Расчёт магнитной цепи сводится к заданию необходимой величины магнитного потока Ф , а затем магнитную цепь разбивают на отдельные участки сечением S , для которых определяют величину магнитной индукции В . Затем по кривой В f ( H ) находят H и рассчитывают магнитное

напряжение, применяя закон полного тока H l I W .

3. Контрольные вопросы

3.1. Дайте определение магнитного поля.

3.2. Что такое магнитная индукция? Назовите единицу измерения.

3.3. Что такое напряжённость магнитного поля? Назовите единицу измерения.

3.4. Что такое магнитный поток? Назовите единицу измерения. 3.5. Как записать закон полного тока?

3.6. Запишите законы Кирхгофа для магнитной цепи. 3.7. Запишите закон Ома для участка магнитной цепи.

3.8. Как определить магнитное сопротивление участка магнитной цепи? 3.9. Что называется магнитной цепью? Каковы разновидности этих цепей? 3.10. Как рассчитать магнитную цепь?

Практическое занятие № 10

РАСЧЁТ ТРЁХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ НАГРУЗКИ ЗВЕЗДОЙ

Цель занятия: Рассчитать трёхфазную электрическую цепь переменного тока в различных режимах работы сети. Построить векторную диаграмму токов и напряжений.

Для представленных ниже схем трёхфазных электрических цепей требуется определить: показания приборов, рассчитать ток в нулевом проводе при обрыве линейного провода «В», построить векторные диаграммы токов и напряжений для различных режимов работы сети.

1. Электрические схемы и исходные данные для практического занятия

	ВАРИАНТ 1
	XA
A
	V
B
	*
C	*

0		А
I A 18 А, IB		10 А, IC 20 А,
	X A	12 Ом

ВАРИАНТ 3

A	*

B	*

0		А
I A 15 А, IB		18 А, IC 25 А,
	X A	30 Ом

ВАРИАНТ 5

B		*
	V	*
	V		*
C			*
C
0			А
I A 20 А, IB			15 А, IC 12 А,
		X A	12 Ом

ВАРИАНТ 2

RA A

B		*
	V	*
	V
C

0 А

I A 14 А, IB	7 А, IC 10 А,
RA	25 Ом

ВАРИАНТ 4

XA A

B
	*
C	*

0 А

I A 18 А, IB		10 А, IC 20 А,
	X A	20 Ом
	ВАРИАНТ 6
A	*
	*		XB
		*	XB
B		*
B

0		А
I A 10 А, IB		6 А, IC 7 А,
	X B	70 Ом

2. Теоретические сведения для расчёта трёхфазных электрических цепей

Трёхфазный генератор, соединённый проводами с трёхфазным потребителем, образует трёхфазную электрическую цепь, в которой протекает трёхфазная система токов:

iA Im sin t	; iB Im sin t 120	; iC Im sin	t 120	,
где Im – амплитудное значение тока во всех трёх фазах;			– угловой сдвиг

между ЭДС (напряжением) и током соответствующей фазы.

Участок цепи, по которому протекает один из токов, называют фазой трёхфазной цепи (например, фаза A ). На рисунке 1 в качестве примера представлена векторная диаграмма трёхфазных напряжений и токов обмоток генератора при симметричной нагрузке, соединённой по схеме «звезда».

UC UB

Рисунок 1 – Векторная диаграмма трёхфазных напряжений и токов обмоток генератора

При соединении «звездой» концы обмоток объединяют в одну точку, которую называют нулевой точкой генератора или нагрузки и обозначают буквой О. Начала обмоток или сопротивлений обозначают буквами A, B, C.

Провод, соединяющий нулевую точку генератора с нулевой точкой нагрузочных сопротивлений, называют нулевым проводом, а ток в нём обозначают I0 . Положительное направление тока в нулевом проводе при-

нимают от нулевой точки нагрузки O к нулевой точке генератора O . Провода, соединяющие точки A, B, C генератора с нагрузкой, называют линейными проводами. Текущие по линейным проводам токи называют линейными токами и обозначают I A , I B , IC . За положительное направ-

ление для них принимают направление от генератора к нагрузке. Модуль линейного тока обозначают I л .

Напряжение между линейными проводами называют линейным напряжением и обозначают его двумя индексами. Например, U AB – линейное напряжение между точками A и B . Модуль линейного напряжения обозначают U л .

Каждая из трёх обмоток генератора называется фазой генератора, каждая из трёх нагрузок – фазой нагрузки. Протекающие по ним токи называются фазными токами генератора или нагрузки и обозначают I ф , а ЭДС и

напряжения на них называют фазными ЭДС и напряжениями и обозначают Eф , U ф :

– действующее значение фазной ЭДС;

U m

– действующее значение фазного напряжения;

I m

– действующее значение фазного тока.

Для симметричных трёхфазных систем для любого момента времени справедливы соотношения

eA eB eC 0, ЕА ЕВ ЕС 0 .

На координатной плоскости изображение эдс и токов трёхфазной системы для схемы варианта 1 при различном характере нагрузки в фазах будет выглядеть следующим образом (рисунок 2).


	EA
	IC
I0
IA		IB
IA

			EB
EC

Рисунок 2 – Векторная диаграмма ЭДС и токов трёхфазной системы при различном характере нагрузок в фазах (вариант 1)

При соединении генератора в «звезду» линейное напряжение по модулю в 3 раз больше фазового напряжения генератора (рисунок 3):

		U л	U AB Uф 2cos30		3Uф .
	Линейный ток I л при соединении генератора в «звезду» равен фазному
току Iф генератора: I л = Iф .
a					б
		A			A
		A	Iл
			Iл
	Iф	Uф			Uф	300
		Uф
						Uл	3 Uф
				Uл		Uл	3 Uф
	Iф			Uл
	Iф		Iф
		O	Iф
		O				300
				Iл		300
C	Uф Uф		B	Iл		Uф
C	Uф Uф		B		C
					C		B

Iл

Рисунок 3 – Схема соединения генератора «звездой» (а) и векторная диаграмма напряжений (б)


	При соединении нагрузки в «звезду» соответствующий линейный ток
I л	равен соответствующему фазовому току нагрузки	Iф	(рисунок 3):
I л	= Iф , а соответствующее линейное напряжение U л	больше соответ-

ствующего фазового напряжения нагрузки Uф в 3 раз: U л =				3Uф .

3. Задание

Согласно схемам вариантов, представленных на рисунках, в исходных данных произвести расчёты для определения показаний приборов, тока в нулевом проводе при обрыве линейного провода «В», построить векторные диаграммы токов и напряжений для различных режимов работы сети.

4. Контрольные вопросы

4.1. Как образуется трёхфазная симметричная система ЭДС генератора? 4.2. Что называется фазой в трёхфазной цепи?

4.3. Какие существуют способы соединения обмоток генератора и сопротивлений нагрузки?

4.4. Что такое нулевая точка генератора или нагрузки? 4.5. Какие провода называются линейными?

4.6. Какие существуют схемы соединения генератора с нагрузкой? 4.7. Что такое линейный ток и линейное напряжение?

4.8. Что такое фазовый ток и фазовое напряжение?

4.9. Какие соотношения между линейными и фазовым напряжениями и токами при соединении генератора и нагрузки «звездой»?

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 75 6 7 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
13.11.20221.46 Mб45443.pdf
#
13.11.20221.46 Mб25444.pdf
#
13.11.20221.46 Mб25445.pdf
#
13.11.20221.47 Mб35446.pdf
#
13.11.20221.49 Mб15447.pdf
#
13.11.20221.49 Mб35448.pdf
#
13.11.20221.49 Mб25449.pdf
#
13.11.20221.49 Mб25450.pdf
#
13.11.20221.49 Mб05451.pdf
#
13.11.20221.49 Mб235452.pdf
#
13.11.20221.49 Mб25453.pdf

5448

Законы Кирхгофа для магнитной цепи

Закон Ома для участка магнитной цепи

4. Контрольные вопросы