ТЭЦ / Сборники лабораторных работ1ТЭЦ / Барташевич Методичка 2 часть / ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12

ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗАННЫХ СИСТЕМ

Цель работы: экспериментально исследовать системы с индуктивной связью при различных способах включения.

Домашнее задание

1. Изучите по [1], [2] тему «Индуктивно связанные цепи».

2. Подготовьте бланк отчета.

3. Подготовьте ответы на вопросы для самопроверки.

4 Решите задачу:

Резонансная частота последовательного контура равна номеру записи студента в учебном журнале в кГц. Определите индуктивность последовательного контура при резонансе, если С=28,3нФ.

Вопросы для самопроверки

1. Запишите формулы индуктивности двух взаимосвязанных катушек при согласном и встречном включениях.

2. Что такое явление взаимной индукции?

3. Как рассчитать коэффициент взаимной индукции, если известны L_согл и L_встр?

4. Расскажите об устройстве и принципе работы трансформатора.

5. Что такое вихревые токи и как с ними бороться?

6. Дайте определение сопротивления связи.

7. Что значит настроить связанные контура в резонанс?

8. Перечислите виды резонансов в связанных контурах.

9. Как настроить связанные контура на полный резонанс?

Приборы и оборудование

1. Лабораторный стенд ЛКТЦ.

2. Соединительные провода (8 шт).

Порядок выполнения работы

1. Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам для самопроверки.

2. Подготовка лабораторной установки к работе, получение инструктажа по технике безопасности.

   1. Ознакомление с элементами, из которых собирают исследуемую цепь (рисунки 12.1, 13.2): генератором на блоке Г3, вольтметром V3, элементами R_М, L_Д, L_F, С_А,, R_F.

   2. Соберите электрическую цепь по схеме (рисунок 12.1). Обозначение (- - -) означает, что из данных устройств вторая клемма уже заземлена и ее дополнительно заземлять не надо.

   3. Поставьте переключатели в следующие позиции:

– на блоке Г1 тумблер в положение «ВНУТР»;

– на блоке Г1 переключатель диапазона частот в позицию 2…20 кГц.

– на блоке Г2 переключатель формы сигнала в положение «fvar » (крайняя позиция слева).

– на блоке Г3 тумблеры в положения «НОРМ» и «10В»;

– на блоке «V3-φ» переключатель в положение «V3», тумблер в положение «10В»;

2.4 Пригласите преподавателя проверить собранную цепь.

2.5 Включить тумблеры в следующей последовательности: «СЕТЬ», «ГЕНЕРАТОР», «V3-φ».

Рисунок 12.1 - Схема для исследования индуктивно связанных цепей

3. Произведите исследование индуктивно связанных цепей. Для этого:

   1. На блоке генератора Г3 ручкой регулировка напряжения установите по верхней шкале вольтметра PV1 напряжение на входе цепи 2В и поддерживайте его во время всех исследований неизменным.

   2. Ручкой «РЕГУЛИРОВКА ЧАСТОТЫ» настройте цепь в резонанс по максимальному показанию вольтметра «РV3». Запишите полученные данные в таблицу 12.1.

   3. Вместо катушки L_д подключите катушку L_F и повторите пункт 3.2.

   4. Соедините катушки L_д и L_F последовательно (схема рисунок 12.2) и подключите их в точки А и Б.

   5. Повторите пункт 3.2

3.6 Поменяйте местами начало и конец одной из катушек и снова повторите пункт 3.2.

Внимание! Прежде, чем заносить данные в таблицу 12.1 сделайте вывод при каком измерении было согласное, при каком встречное включение катушек. Обратите внимание на резонансную частоту: при каком измерении она больше, а при каком меньше. Вспомните, что L=

3.7 Вместо катушек L_д и L_F подключите одну катушку L_д. Катушку L_F закоротите проводом. Повторите пункт 3.2.

3.8 Снимите проводник, замыкающий катушку L_F и замкните эту катушку на резистор R_F=3 кОм. Повторите пункт 3.2.

3.9 В данном исследовании определяется индуктивность катушек методом настройки последовательного контура в резонанс. Поэтому, чтобы рассчитать L=, надо знать величину С. В данной цепи С_А=28,3 нФ.

3.10 После снятия данных и представления их преподавателю выключите стенд в следующей последовательности: «V3-φ», «ГЕНЕРАТОР», «СЕТЬ».

Рисунок 12.2 - Схема соединения катушек индуктивности

Таблица 12.1 - Опытные и расчетные данные исследования индуктивно связанных цепей

№ n/n	Цепь	Из опыта		Из опыта
		f0, кГц	U3 В	L
1	Lд				–
2	LF				–
3	Lд + LF (согласное включение)				М, мГн
4	Lд + LF (встречное включение)				М, мГн
5	Lд и Lвн (LF закорочено)				Lвн, мГн
6	Lд (LF замкнута на RF)				Rвн, Ом

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Выполненное домашнее задание.

3. Схемы исследования (рисунки 12.1 и 12.2).

4. Заполненная таблица измерений и вычислений (таблица 12.1)

5. Расчетные формулы.

6. Ответы на контрольные вопросы (по указанию преподавателя).

7. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Какое включение катушек называют согласным? Встречным?

2. Что называют связанными контурами?

3. Нарисуйте схему связанных контуров с трансформаторной связью.

4. Объясните, как передается энергия из одного контура в другой при трансформаторной связи.

5. Какой физический смысл R_вн ?

6. Какой физический смысл Х_вн ?

7. Что такое сильная, слабая, критическая связь?

8. Нарисуйте АЧХ связанных контуров при различных видах связи.

9. От чего зависит полоса пропускания связанных контуров и в каких пределах она изменяется?

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

Возникновение индуктивности и взаимоиндуктивности катушек связано с явлениями само и взаимоиндукции. Одним из методов измерения индуктивности является метод резонансных измерений. Суть этого метода заключается в том, что последовательно с катушкой (индуктивность которой необходимо измерить) включают конденсатор известной емкости. Резонансную частоту контура измеряют экспериментально. Зная f₀ и С можно рассчитать L по формуле:

L=

Чтобы измерить взаимную индуктивность двух катушек, резонансную частоту измеряют дважды: один раз при согласном включении катушек L_согл.= L₁+L₂+2М, а второй раз при встречном включении L_встр.= L₁+L₂-2М. Зная L_согл. и L_встр. Можно рассчитать взаимную индуктивность по формуле: М=.

Связанными называются контура, если энергия из одного контура передается в другой, в результате чего контура обмениваются энергией. Влияние вторичного контура (где нет источника) на процессы в первичном контуре учитывают с помощью вносимых сопротивлений резистивного R_вн=R₂ и реактивного Х_вн=-Х₂, где Z₂-полное сопротивление вторичного контура.

R₂ и X₂ – резистивное и реактивное сопротивление вторичного контура. Если вторую катушку закоротить, то резистивное сопротивление R₂ окажется малым, значит и R_вн мало, тогда:

Х_вн=-Х₂ или

или L_вн =

Для исследуемой схемы L_вн=

Если замкнуть катушку L₂ на большое сопротивление то полное сопротивление вторичной катушки Z₂>>X₂, и значит Х_вн мало и R_вн будет рассчитываться по формуле:

Для исследуемой цепи

Литература

1. Добротворский, И. Н. Теория электрических цепей / И. Н. Добротворский. – М.: Радио и связь, 1989. – с. 263…288.

2. Агасьян, М. В. Электротехника и электрические измерения / Агасьян М. В., Орлов, Е. А. – М.: Радио и связь, 1983. – с. 114…124.

7