1.3. Явление феррорезонанса

В цепи с последовательным соединением конденсатора и катушки со сталью (рис. 8) возможен резонансный режим, называемый феррорезонансом напряжений. В работе рассматривается резонанс для эквивалентных синусоид, т.е. режим, когда эквивалентные синусоиды напряжения и тока на входе совпадают по фазе. Как отмечалось, зависимость между током и напряжением на катушке со сталью нелинейна и, следовательно, с изменением напряжения изменяется величина эквивалентной индуктивности катушки, что при заданном значении емкости в цепи приводит при некотором напряжении на ее входе к возникновению феррорезонанса. Анализ феррорезонансной цепи выполняется с использованием последовательной схемы замещения катушки со стальным сердечником (рис. 9).

Рис. 8 Рис. 9

Параметры этой схемы , и напряжения , определяются по экспериментальным зависимостям , по соотношениям

, , , .

, , , - являются нелинейными функциями тока.

Зависимости и представлены на рис. 10. На рис.10 кроме того приведены линейная зависимость напряжения на емкости и зависимость напряжения на входе цепи от тока , которая построена по соотношению

.

Резонанс в цепи наступает при токе . При этом равны между собой реактивная составляющая напряжения на катушке и напряжение на емкости . При токе, меньшем , цепь имеет индуктивный характер , при токе большем, чем , цепь имеет емкостный характер , таким образом, при переходе через точку резонанса в цепи происходит скачкообразное изменение фазы.

Сложный и неоднозначный характер зависимости тока в цепи от входного напряжения приводит к скачкообразному изменению тока в цепи при плавном изменении входного напряжения. Это явление называется триггерным эффектом в феррорезонансной цепи.

На рис. 11 показано, что при увеличении напряжения от до ток плавно увеличивается от до . При дальнейшем увеличении напряжения происходит скачок тока до и его дальнейшее увеличение по участку 3-5 характеристики. При уменьшении напряжения до ток на участке 5-3-2 уменьшается до , далее ток изменяется скачком до и в дальнейшем плавно уменьшается до нуля.

Рис. 10

Рис.11

2. Пояснения к лабораторной установке

Питание исследуемых цепей осуществляется от сети переменного тока через лабораторный автотрансформатор (ЛАТР). Катушка со стальным сердечником имеет съемное ярмо. Зазор в магнитопроводе регулируется прокладками. Сопротивление обмотки катушки известно, сопротивление рассеяния принимается равным нулю. В работе используется батарея конденсаторов. Для измерения токов, напряжений, мощности используются, соответственно, амперметр, вольтметр, ваттметр.

При подготовке к лабораторной работе необходимо ответить на вопросы контрольной карты.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Исследование влияния напряжения на параметры схемы замещения катушки со стальным сердечником

3.1.1. Собрать схему (рис. 12).

3.1.2. Снять зависимость напряжения и мощности катушки при изменении тока в ней от 0 до значений, указанных в контрольной карте, при воздушном зазоре . Показания приборов занести в таблицу 1.

Рис. 12

3.1.3. По данным измерений рассчитать параметры схемы замещения катушки и , потери в стали , ток потерь и ток намагничивания . Результаты занести в таблицу 1. В эту же таблицу внести результаты расчетов по контрольной карте.

Таблица 1

Измерено

Рассчитано

В

А

Вт

Вт

А

А

Ом-1

Ом-1

Расчет по контрольной карте

3.1.4. Построить зависимости рассчитанных величин от напряжения: , , , , .

3.1.5. По опытным данным построить в масштабе векторную диаграмму для одного значения напряжения. Сравнить результаты эксперимента и расчетов по контрольной карте.