Lab_OE_p1

Рис. 7.7

4.2. Порядок проведения работы

4.2.1.Записать технические данные используемых приборов в

отчет.

4.2.2.Собрать электрическую цепь согласно рис. 7.7.

4.2.3.Исследовать режимы работы трехфазной цепи, указанные

втабл. 7.1. Каждая бригада выполняет один из вариантов табл. 7.2 по указанию преподавателя.

Симметричность нагрузки контролируется равенством фазных токов.

Фазные (линейные) напряжения измеряются вольтметром со свободно выведенными концами.

Таблица 7.1

4.3. Рабочее задание

4.3.1.Определить отношение линейного тока к фазному при симметричной нагрузке.

4.3.2.Построить векторные диаграммы токов и напряжений для всех исследуемых режимов.

5.Контрольные вопросы

5.1.Как определяется соотношение между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении потребителей треугольником при симметричной нагрузке?

5.2.В чем достоинства и недостатки способа соединения потребителей треугольником?

5.3.Как влияет изменение режима работы одной из фаз потребителя, соединенного треугольником, на режим работы других фаз и на линейные токи?

5.4.Как изменится активная потребляемая мощность симметричного приемника, соединенного треугольником при обрыве одной из фаз?

5.5.Как изменятся фазные напряжения при активной симметричной нагрузке при обрыве линейного провода?

Лабораторно-практическое занятие № 8 МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ С ПЕРЕМЕННОЙ МАГНИТОДВИЖУЩЕЙ

СИЛОЙ (МДС)

1. Цель занятия

Изучение особенностей методов расчета магнитных цепей с переменной МДС. Исследование влияния режимов работы цепи со стальным сердечником на ее параметры.

2. Краткие теоретические сведения

Магнитными цепями с переменным МДС называют цепи, магнитный поток которых возбуждается намагничивающими обмотками, питаемыми переменным током, например, катушка с ферромагнитным (стальным) сердечником.

При подключении катушки к источнику синусоидального напряжения в ней возникает ток i и МДС wi, которая возбуждает в сердечнике основной поток Ф, замыкающийся по сердечнику, а также поток рассеяния Фр, который сцеплен только с витками обмотки катушки, что приводит к линейной связи потокосцепления и тока Ψр=Lpi, где Lp - индуктивность рассеяния, Гн.

Нелинейные свойства ферромагнитного материала (зависимость В (Н)) вызывают нелинейную связь потокосцепления основного потока и тока Ψ =L(i)i , где L(i) - является функцией тока.

На основании второго закона Кирхгофа можно записать выражение для мгновенных значений напряжения на зажимах катушки

где e=- dΨ = −w dΦ – ЭДС самоиндукции основного магнитного dt dt

потока, В;

ep = − dΨp = −w dΦp – ЭДС самоиндукции рассеяния, В; dt dt

w - число витков катушки;

R - активное сопротивление обмотки катушки, Ом.

При синусоидальном напряжении в силу нелинейности зависимости Ψ(i) ток будет несинусоидальным.

Магнитный поток при этом будет близок к синусоидальному.

Если пренебречь потоками рассеяния и активным сопротивлением обмотки и полагать входное напряжение синусоидальным, то на основании (8.1) имеем:

Отсюда можно получить известную формулу для получения действующего значения ЭДС

где f - частота сети, Гц.

На практике для расчетов катушки со сталью реальный несинусоидальный ток заменяют эквивалентным синусоидальным. Это позволяет в силу синусоидальности напряжения и потока пользоваться комплексным методом и векторными диаграммами токов и напряжений для анализа магнитных цепей с переменной магнитодвижущей силой.

Учитывая магнитные потери, можно составить эквивалентные схемы замещения катушки со сталью: параллельную (рис. 8.1) и последовательную (рис. 8.2)

Элементы схемы замещения имеют следующий физический смысл:

–Rобм – активное сопротивление обмотки, Ом;

–Xр – индуктивное сопротивление рассеяния, обусловленное потоками рассеяния, Ом;

–Rст, Gст – активное сопротивление (или проводимость) магнитной системы, обусловленное потерями на нагрев сердечника, Ом (См);

–Xст, Bст – индуктивное сопротивление (или проводимость), обусловленные ЭДС основного магнитного потока, Ом (См).

Активные потери в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи учитываются нелинейной проводимостью или нелинейным сопротивлением (в параллельной и последовательной схемах, соответственно). Потери в стали могут быть определены как

Намагничивающая мощность

где Iа - активная составляющая тока, обусловленная потерями мощности в магнитопроводе; Iр - реактивная составляющая тока, необходимая для возбуждения основного магнитного потока; Rст - нелинейное сопротивление стали.

Векторная диаграмма токов, потока и напряжений для схемы замещения приведена на рис. 8.3.

Рис. 8.3

Угол между вектором тока и вектором основного магнитного потока называют углом потерь, приближенно его можно определить как δ=90° −ϕ.

Векторная диаграмма может быть построена по экспериментальным данным, когда первоначально измеряют напряжение и ток в цепи, определяя угол сдвига фаз ϕ между ними, а

далее в соответствии со схемой замещения строятся вектора & , Φ&

Uф m

и определяются угол δ и составляющие тока I&a , I&p .

Кроме того, потери энергии за один цикл перемагничивания сердечника можно найти как:

где Vст - объем сердечника; S - площадь петли гистерезиса; mН, mB - масштабы по осям координат, в которых построены петли.

Мощность потерь в стали при перемагничивании с частотой f определяется

Удельные потери и удельная намагничивающая мощность находятся как:

4. Экспериментальная часть

4.1. Описание установки

Экспериментальная часть занятия проводится на универсальном лабораторном стенде ЛСЭ-2. Используется следующее оборудование:

−регулируемый источник постоянного напряжения БП-15 со встроенным вольтметром;

−лабораторный автотрансформатор со стальным сердечником ;

−электроизмерительные приборы:

a)рА1 - амперметр магнитоэлектрической системы с пределом измерения 1А;

b)рА2 - амперметр электромагнитной системы с пределами измерения 0,5 ÷ 1А;

c)рW - ваттметр с пределами измерений 1 А и 150В.

4.2 Методические указания к выполнению работы

4.2.1. Собрать экспериментальную цепь для испытания катушки со сталью на постоянном токе (рис. 8.5).

4.2.2.Установить напряжение источника 5 В. Показания приборов занести в табл. 8.1.

4.2.3.Собрать экспериментальную цепь для испытания катушки на переменном токе (рис. 8.6), установив в цепи катушку с разомкнутым сердечником.

4.2.4.Установить напряжение на выходе автотрансформатора (80 ÷ 120) В по указанию преподавателя. Показания приборов занести в табл. 8.1.

4.2.5.Повторить п. 4.2.4 для катушки с замкнутым сердечником.

Таблица 8.1

4.2.6. Используя схему (рис. 8.6), получить экспериментальные данные для построения ВАХ катушки с замкнутым сердечником U=f(I), плавно увеличивая с помощью автотрансформатора напряжение от 0 до 220 В.

Показания занести в таблицу 8.2.

Таблица 8.2

4.3.Рабочее задание

4.3.1.Произвести необходимые расчеты для табл. 8.1 и 8.2.

4.3.2.Для катушки с разомкнутым сердечником рассчитать параметры последовательной схемы замещения.

4.3.3.Для катушки с замкнутым сердечником по результатам табл. 8.1 рассчитать параметры последовательной и параллельной

схем замещения. Определить параметры Ia и Iр. Построить векторную диаграмму токов и напряжений.

4.3.4.Построить ВАХ катушки с замкнутым сердечником.

4.3.5.Для катушки с замкнутым сердечником построить зависимости Rст, Xст, L, Pст, Qст в функции тока.