1241

3. Короткі відомості з теорії

Якщо електричне коло є складним, але містить лише один нелінійний елемент, тоді найбільш ефективним методом його розрахунку є метод еквівалентного генератора. Його застосовують у такому порядку: видаляють вітку з нелінійним елементом, залишена частина кола є лінійною. Цю залишену частину кола замінюють еквівалентним генератором, розрахувавши її однойменним методом, знаходять Uxx та Rкз; підмикають до кола з розрахова-

ним еквівалентним генератором вітку з нелінійним елементом. В результаті отримують просте коло з послідовним з’єднанням ЕРС з напругою Uxx , лі-

нійного резистора Rкз та нелінійного резистора НР; розраховують отримане просте нелінійне коло графічним методом.

4.Зміст та порядок виконання роботи

1.Скласти коло (рис. 6.1).

Рис. 6.1

2. Зняти вольт-амперну характеристику нелінійного елемента НР кола. Записати показання приладів у табл. 6.1.

Таблиця 6.1

U , В

I , А

3. Визначити опір реостатів R1, R2, R3, R4, користуючись омметром або методом амперметра-вольтметра. Результати вимірів занести до табл. 6.2.

Таблиця 6.2

4.Скласти коло (рис. 6.2).

5.Для заданого значення вхідної напруги U0 виконати необхідні вимірю-

вання. Показання приладів занести до табл. 6.2.

6. Для кола (див. рис. 6.2) методом еквівалентного генератора розрахувати струм І та вихідну напругу Uвиx за заданої вхідної напруги кола U0 . Ре-

зультати розрахунків занести до табл. 6.2.

21

7. Порівняти результати вимірювань з розрахунковими даними.

Рис. 6.2

5.Контрольні запитання

1.Для яких випадків розрахунку електричних кіл застосовують метод еквівалентного генератора?

2.Як здійснюють режим холостого ходу еквівалентного генератора?

3.Як здійснюють режим короткого замикання еквівалентного генератора?

4.Як знайти Uxx та внутрішній опір еквівалентного генератора?

6. Література

1.[2, § 20-4–20-6].

2.[7, § 22.3].

Лабораторна робота № 7

ДОСЛІДЖЕННЯ НЕРОЗГАЛУЖЕНОГО МАГНІТНОГО КОЛА

1. Мета роботи

Експериментальне дослідження та розрахунок характеристик магнітного кола за постійного у часі магнітного потоку.

2.Необхідні прилади та обладнання

1.Амперметр магнітоелектричний А – 0…1 А.

2.Мілівеберметр магнітоелектричний mVB.

3.Магнітне коло (магнітопровід з намагнічувальною та вимірювальною обмотками).

4.Рубильник однополюсний S.

3.Короткі відомості з теорії

Магнітне коло – це сукупність ферота неферомагнітних ділянок, провідників (котушок) зі струмами та (або) постійних магнітів, призначених для створення та протікання магнітних потоків.

22

Магнітні кола характеризують такими основними величинами: магнітною індукцією В (Тл); напруженістю магнітного поля Н (А/м); абсолютною магнітною проникненістю µa (Гн/м); магнітним потоком Φ (Вб); намагнічува-

льною або магніторушійною силою F (А). Феромагнітні ділянки кола характеризують кривою намагнічування B(H ) або Φ(I ) .

Магнітні кола є нелінійними колами, тому для них у загальному випадку не є справедливим закон Ома. Але для лінійних ділянок кривої намагнічування може бути отриманий такий аналог закону Ома:

а) для пасивної ділянки

де Uм = Hl – магнітнанапруга(спадмагнітноїнапруги) наділянцідовжиною l ;

4. Зміст та порядок виконання роботи

Ознайомитись з принципом дії мілівеберметра та правилами користуван-

ня ним (за інструкцією). Записати до табл. 7.1 дані про магнітне коло (кількість витків котушки намагнічування Wн, середню довжину магнітної сило-

вої лінії у сталі lст , площу перерізу магнітопровода S , кількість витків вимірювальної котушки Wв.

2. Скласти коло (рис. 7.1) для вимірювання магнітного потоку в магнітопроводі при відсутності проміжків у ньому.

23

Рис. 7.1

3.Плавно підвищуючи струм Iн намагнічуючої обмотки від 0 до 1 А, зня-

ти показання мілівеберметра у поділках N шкали для шести значень струму.

УВАГА! Перед вмиканням та відмиканням кола від мережі обов’язково розімкнути рубильник S.

4.Встановити в магнітопроводі проміжок за допомогою двох гетинаксових (текстолітових) прокладок однакової товщини та повторити виміри за тих самих значень намагнічувального струму. Результати вимірювань занести до табл. 7.1.

Таблиця 7.1

5. За даними вимірів визначити магнітний потік Φ, магнітну індукцію B , напруженість магнітного поля в повітряному проміжку H0 та в сталі Hст,

абсолютну магнітну проникність µa та відносну магнітну проникність µr сталі, магнітний опір ділянки зі сталі Rмст, повітряного проміжку Rм0 та усього кола Rм. Результати занести до табл. 7.2.

Розрахунок виконати за наведеними формулами.

24

5.1. Коло без проміжку

µ0 = 4π 10−7 Гн/м – магнітна проникність немагнітного середовища – проміжку.

Таблиця 7.2

25

Побудувати графіки залежностей B(Hст), µa (Hст) та

Rмст + Rм0 = Rм(Hст) для магнітної системи без проміжку та з проміжком у магнітопроводі; якісний характер цих залежностей наведено на рис. 7.2.

7. Зробити висновки про вплив на магнітний опір кола та на характер кривої намагнічування наявності повітряного проміжку в магнітопроводі.

Hст Hст

Rм

із проміжком

без промiжку

Hст

Рис. 7.2

5.Контрольні завдання та запитання

1.Дайте визначення магнітного кола.

2.Сформулюйте закони Ома та Кірхгофа для магнітного кола.

3.Назвіть одиниці виміру магнітного потока, магнітної індукції, напруженості магнітного поля, магнітної проникності, магнітного опору.

4.У чому полягає вплив проміжку на характер кривої намагнічування, на величину магнітного опору кола?

5.Наведіть аналогії між параметрами, а також величинами магнітних та електричних кіл.

6.Література

1.[2, § 24-1 – 24-3].

2.[3, § 20.10 – 20.13].

3.[6, § 2.1 – 2.5].

26

Лабораторна робота № 8

ДОСЛІДЖЕННЯ НЕЛІНІЙНОГО РЕЗИСТИВНОГО КОЛА ЗМІННОГО СТРУМУ

1. Мета роботи

Спостерігання форми кривої напруги на ділянках послідовного нелінійного кола, вимірювання кутів відсічки. Порівняння результатів спостережень та вимірів із розрахунковими величинами, котрі отримано методом кусочнолінійної апроксимації.

2.Необхідні прилади та обладнання

1.Ламповий діод НР – тип 6Х2П.

2.Лінійний резистор, R – до 500 Ом.

3.Електронний осцилограф ЕО.

4.Вольтметр електромагнітний V1 – 3…15 В.

5.Вольтметр електромагнітний V2 – 5…30 В.

6.Вольтметр магнітоелектричний V3 – 0…30 В.

7.Міліамперметр mA.

3.Короткі відомості з теорії

Кусково-лінійна апроксимація – це наближена заміна заданої ВАХ лінійними залежностями на окремих її ділянках. У результаті такої заміни на кожній лінійній ділянці нелінійний елемент замінюють лінійним елементом і отримане коло розраховують одним із методів лінійної електротехніки. Отримані розв’язки дійсні лише на окремих ділянках осі ωt , котрі називають кутами відсічки θ. У результаті графічного поєднання (припасовування) цих розв’язків отримують кінцеві графіки шуканих струмів та напруг.

4. Порядок виконання роботи

27

Виміряно у поділках

Виміряно у градусах

Обчислено у градусах

28

5. Побудувати ВАХ лінійного та нелінійного резисторів. Графічним методом або методом кусково-лінійної апроксимації виконати розрахунок струму, а також напруг uR та uНР за один період. Результати розрахунку ку-

тів θ1 та θ2 занести до табл. 8.2 (графа «Обчислено»).

5.Контрольні завдання та запитання

1.Дайте визначення нелінійного елемента та нелінійного кола.

2.Який зовнішній вигляд мають ВАХ лампового та напівпровідникового ді-

одів?

3.У чому полягає сутність графічного методу трьох площин для розрахунку нелінійних кіл змінного струму?

4.Які переваги має графічний метод трьох площин?

5.У чому полягає сутність методу кусково-лінійної апроксимації для розрахунку нелінійних кіл змінного струму?

6.Поясніть поняття «припасовування» розв’язків.

5.Які переваги має метод кусково-лінійної апроксимації?

6.Література

1.[2, § 23-2].

2.[7, § 22.3].

Лабораторна робота № 9

ДОСЛІДЖЕННЯ КОТУШКИ З ФЕРОМАГНІТНИМ ОСЕРДЯМ (НЕЛІНІЙНОГО ДРОСЕЛЯ)

1. Мета роботи

Експериментальне визначення параметрів та побудова еквівалентних схем заміщення котушки з феромагнітним осердям; побудова її векторної діаграми.

2. Необхідні прилади та обладнання

Джерело живлення – розподільчий щит, синусоїдну напругу на затискачах якого можна плавно змінювати від 0 до 250 В, а постійну – від 0 до 120 В.

1.Котушка з цільним осердям, осердям із литої сталі та набірним осердям

злистової електротехнічної сталі.

3. Короткі відомості з теорії

Із метою спрощення розрахунку електричних кіл змінного струму з нелінійними індуктивними елементами (котушкою з феромагнітним осердям) останні доцільно (за умови невисокої частоти струму) замінювати однією з

29

умовно нелінійних еквівалентних схем (рис. 9.1), котрі побудовано на основі електромагнітних процесів, що протікають у нелінійному дроселі. Застосовують послідовну (а) та паралельну, точніше послідовно-паралельну (б), схеми заміщення. При цьому вважають, що несинусоїдний струм, який протікає по котушці, заміщений еквівалентним синусоїдним струмом згідно з методом еквівалентної синусоїди.

У схемах рис. 9.1 опір резистора Rк є активним опором проводів котушки. Магнітним потоком розсіювання, а відповідно і індуктивним опором X s , нехтуємо, виходячи з їх незначних значень. Активний опір Rc та провідність Gc враховують наявність активних втрат у сталі осердя котушки. Реактивні опір Xµ та провідність Bµ враховують намагнічування осердя; воно обумов-

лено магнітним потоком, що протікає в осерді. Зазначені елементи визначають таким чином:

Рис. 9.1

30