Часть 1 / 1_LR_140400_62

Lф

Добротность контура Q Cф , а полоса пропускания

R’ Rф

(к)0 .

Q

Чем выше добротность контура, тем больше форма тока на нагрузке приближается к синусоидальной, а частота тока – к величине

(к )0.

10. Если требуется исключить в нагрузке ток к-ой гармоники, то используется параллельная LC-цепь в режиме резонанса токов для этой гармоники (параллельный резонансный фильтр).

Рисунок 29 – Параллельная LC-цепь

Для случая Rф (к)0 Lф , резонанс тока для к-ой гармоники тока наступает при условии

Для тока резонансной гармоники сопротивление параллельного контура близко к бесконечности, а потому амплитуда тока этой гармоники в нагрузке близка к нулю.

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЕРИМЕНТУ

ЗАДАНИЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ВЫПОЛНЕНО И ОФОРМЛЕНО В ПРОТОКОЛЕ ИСПЫТАНИЙ ДО НАЧАЛА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.

71

1.Подготовить протокол испытаний, включающий название, цель и содержание работы, принципиальную схему эксперимента, таблицы экспериментальных и расчетных данных.

2.Выполнить расчеты, прогнозирующие результаты эксперимента. 2.1 Выбрать

–параметры входного прямоугольного и треугольного напряжений в пределах

f200 1000 Гц, U max 5B;

–параметры L- и C-элементов в пределах

L=0.05 0.09 Гн, C=1,0 5 мкФ, R н =1Ом.

2.2 Рассчитать спектр входного и выходного (на сопротивлении нагрузки Rн ) напряжений при подключении L-элемента, C-элемента,

последовательной и параллельной LC -цепи к источнику прямоугольного и треугольного напряжений.

Расчет ограничить пятой гармоникой входного напряжения.

2.3Построить кривую выходного напряжения для всех перечисленных в п.2.2 случаев.

2.4Рассчитать по результатам п. 2.2 действующие значения напряжений на входе и выходе цепи и тока в нагрузке.

РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ ПОСЛЕ ОБСУЖДЕНИЯ С ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ ЯВЛЯЮТСЯ ОСНОВАНИЕМ ДЛЯ ДОПУСКА К ПРОВЕДЕНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТА.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Для проведения эксперимента необходимы:

конденсатор, катушка индуктивности, вольтметр, амперметр, двухлучевой осциллограф и генератор прямоугольного и треугольного сигналов с регулируемой частотой.

Принципиальная схема эксперимента изображена на рис. 30.

Питание исследуемой цепи осуществляется от генератора сигналов прямоугольной и треугольной формы, (ГС), имеющегося на лабораторном стенде. Частота генерируемых сигналов выбирается от 200 Гц до 1,0 кГц в целях наилучшего эффекта преобразования формы выходного сигнала в проводимых опытах для выбранных при прогнозирующем расчете (п.2.1

72

предыдущего раздела) параметрах элементов.

Рисунок 30 – Схема электрическая принципиальная

Напряжение U max поддерживается в пределах не более 5 В.

Двухлучевой осциллограф С1-77 служит для наблюдения формы входного и выходного сигналов. На вход Вх1 осциллографа подается

пропорциональное току в цепи и играющего роль нагрузки. Внутреннее

Вольтметр и амперметр служат для измерения действующих значений неси-нусоидальных напряжений на входе (ГС) и выходе R’н цепи,

а также тока цепи.

На схеме Rк – резистивное сопротивление катушки индуктивности, измеряемое омметром. Параметры L и C элементов цепи, а также

ЭКСПЕРИМЕНТ

ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕМЕНТОВ И РЕЖИМЫ ЦЕПИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ СЛЕДУЕТ ВЫБИРАТЬ СООТВЕТСТВУЮЩИМИ ПРОГНОЗИРУЮЩЕМУ РАСЧЕТУ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЕРИМЕНТУ.

73

1.Подобрать оборудование, измерительные приборы и их пределы измерения, собрать принципиальную схему экспериментальной цепи.

2.Снять осциллограммы входного и выходного (на резистивном сопротивлении нагрузки) напряжений и измерить действующие значения этих напряжений и тока в цепи для прямоугольного входного напряжения

иподключения:

а) L-элемента; б) С-элемента;

в) последовательной LC-цепи; г) параллельной LC-цепи.

3. Провести необходимые измерения по п.2 для треугольного входного напряжения.

ЭКСПЕРИМЕНТ СЧИТАЕТСЯ УСПЕШНО ЗАВЕРШЕННЫМ, А ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ СХЕМА МОЖЕТ БЫТЬ РАЗОБРАНА ПОСЛЕ ПОДПИСАНИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ.

ОТЧЕТ

Отчет содержит:

–титульный лист с названием учебного заведения, кафедры и лабораторной работы; ф.и.о. студента и преподавателя; год и место выполнения работы;

–протокол испытаний с заполненными таблицами всех

–обработанные осциллограммы входного и выходного напряжений для всех экспериментов, выполненные в соответствии с ЕСКД;

–линейчатые спектры входного и выходного напряжений для всех экспериментов, выполненных в соответствии с ЕСКД;

–выводы о соответствии расчетных и экспериментальных данных.

ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ

1.Зависит ли действующее значение несинусоидального тока от начальных фаз и частот отдельных гармоник этого тока?

2.Как определяются действующие значения токов и напряжений при периодических несинусоидальных сигналах?

74

3.Что собой представляет постоянная состовляющая при

индуктивности и конденсаторов на условия прохождения через них гармоник несинусоидального сигнала?

ЛИТЕРАТУРА

1. §§ 7.1-7.11.

Бессонов Л.А. ТОЭ. Электрические цепи. – М.: Высш. шк., 1984. 2. §§ 8.1-8.4.

Нейман Л.Р. , Демирчян К.С. ТОЭ: т. 1. – Л.: Энергоиздат,1981.

3. §§ 12.1-12.3, 12.8.

Основы теории цепей / Г.В.Зевеке и др. – М.: Энергоатомиздат,1989.

75

U A = EA ; U B = EB ; U C = EC .

Напряжения между фазными выводами генератора называются линейными

U AB =U A - U B , U BC =U B -U C , U CA =U C -U A .

6. Симметричный трехфазный генератор кроме симметричной системы трехфазных напряжений имеет симметричную систему трех линейных напряжений

U AB =3 U A e j30 ; U BC =3 U B e j30 ; U CA =3 U C e j30 .

7.При соединении трехфазных или трех однофазных приемников звездой их концы объединяются в общую, нейтральную точку, а свободные концы соединяются с соответствующими фазами источника.

При наличии нейтрального провода, соединяющего нейтральные точки источника и приемника, трехфазная цепь называется четырехпроводной, при его отсутствии – трехпроводной.

8.Трехфазный приемник считается симметричным, если сопротивления всех трех фаз приемника равны между собой:

Z A Z B Z C .

9. Расчет режимов трехфазной цепи, приемники которой соединены звездой, начинают в соответствии с методом двух узлов с определения напряжения между нейтральными точками приемника и генераторанапряжения смещения

где Y a ,Y в ,Y c – комплексные проводимости ветвей цепи;

Y n – комплексная проводимость нейтрального провода.

10. В большинстве практических задач сопротивлением нейтрального провода можно пренебречь (Yп ).

Тогда в четырехпроводной трехфазной цепи

U n =0.

11. Фазные напряжения приемника

77

Фазные токи приемника

Напоминаем, что при соединении приемников звездой фазные токи являются линейными

I л Iф .

12. Для четырехпроводной трехфазной цепи ток в нейтральном проводе

13. Для симметричной нагрузки ( Y a =Y в =Y c =Y )

14. В трехпроводной трехфазной цепи нейтраль отсутствует – Yn = 0. В трехпроводной трехфазной цепи с симметричной нагрузкой

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЕРИМЕНТУ

ЗАДАНИЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ВЫПОЛНЕНО И ОФОРМЛЕНО В ПРОТОКОЛЕ ИСПЫТАНИЙ ДО НАЧАЛА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.

1.Подготовить протокол испытаний, включающий название, цель и содержание работы, принципиальную схему эксперимента, таблицы экспериментальных и расчетных данных.

2.Выполнить расчеты, прогнозирующие результаты эксперимента: рассчитать линейные и фазные напряжения и токи, активную,

реактивную, полную мощности нагрузки; построить для каждого расчетного режима в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов, совмещенные на одной комплексной плоскости.

78

2.1. Рассчитать режим трехфазных четырех- и трехпроводной цепей при симметричной резистивной нагрузке ( Ra = Rв = Rc = 100 Ом, U л = 40

B, U ф =23 B).

2.2. Рассчитать режимы трехфазной четырехпроводной цепи ( Rn =0) при несимметричной резистивной нагрузке ( Rв = Rc =100 Ом; Ra ,

Ra =150 Ом, Ra = 50 Ом).

2.3. Рассчитать режим трехфазной четырехпроводной цепи при включении в фазу C – конденсатора, в фазу B – индуктивной катушки, а в фазу A – резистора ( Ra =100 Ом), обеспечив подбором параметров

реактивных элементов равенство фазных токов ( I ф = 0.23 А).

2.4. Рассчитать режим трехфазной трехпроводной цепи при несимметричной резистивной нагрузке ( Rв = Rc =100 Ом; Ra , Ra =150

Ом, Ra =50 Ом, Ra =0).

2.5. Повторить расчет по п.2.4 при условии, что изменяемое сопротивление в фазе A – емкостное ( Rв = Rc =100 Ом; X a , X a =150 Ом,

X a = 100 Ом, X a = 50 Ом, X a = 0).

РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ ПОСЛЕ ОБСУЖДЕНИЯ С ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ ЯВЛЯЮТСЯ ОСНОВАНИЕМ ДЛЯ ДОПУСКА К ПРОВЕДЕНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТА.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Для проведения эксперимента необходимы:

резисторы, потенциометры с регулируемым сопротивлением, катушки индуктивности, конденсаторы переменной емкости, амперметры, вольтметр, источник трехфазного напряжения.

Принципиальная схема эксперимента приведена на рис. 31.

Для эксперимента можно воспользоваться блоком № 8 лабораторного стенда.

Питание экспериментальной цепи осуществляется от имеющегося на лабораторном стенде источника трехфазного напряжения U л /U ф = 40 B/23

B, частотой 50 Гц.

Рекомендуемые пределы параметров элементов:

Ca =20 мкФ 100 мкФ; Ra =50 Ом 150 Ом; L в =0.03 Гн; Rв =100 Ом; Cc =30 мкФ; Rc =100 Ом.

79

Рисунок 31 – Ссхема электрическая принципиальная

ВНИМАНИЕ! Запрещается закорачивать нагрузку в фазе при наличии нейтрального провода! Это приведет к аварийному фазному короткому замыканию.

ЭКСПЕРИМЕНТ

ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕМЕНТОВ И РЕЖИМЫ ЦЕПИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ СЛЕДУЕТ ВЫБИРАТЬ СООТВЕТСТВУЮЩИМИ ПРОГНОЗИРУЮЩЕМУ РАСЧЕТУ ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКСПЕРИМЕНТУ.

1.Подобрать оборудование, измерительные приборы и их пределы измерения, собрать принципиальную схему экспериментальной цепи.

2.Измерить токи и напряжения в трехфазной четырехпроводной цепи при симметричной резистивной нагрузке.

80