5.1.5 Влияние характера цепи с постоянными параметрами на форму кривой тока
Активное
сопротивление цепи при низких частотах
и слабых токах с достаточной точностью
можно считать постоянным, неизменным
для всех гармоник. Поэтому кривая тока
в активном сопротивлении подобна кривой
напряжения
,
приложенного к зажимам активного
сопротивления. Это означает, что в
сопротивлении не
наблюдается искажения кривой тока в
сравнении с кривой напряжения.
Индуктивное
сопротивление цепи пропорционально
порядку гармоники
,
поэтому, если цепь обладает только
индуктивным сопротивлением, то амплитуда
напряжения
- й
гармоники равна
.
Следовательно,
, (5.18)
т.е. чем выше порядок гармоники, тем менее резко она выражена в кривой тока по сравнению с кривой напряжения. Это означает, что в индуктивной катушке кривая напряжения искажена больше, чем кривая тока.
Емкостное
сопротивление обратно пропорционально
порядку гармоники
,
поэтому, если цепь обладает только
емкостным сопротивлением, то амплитуда
тока
- й
гармоники равна
.
Следовательно,
, (5.19)
т.е. чем выше порядок гармоники, тем более резко она выражена в кривой тока по сравнению с кривой напряжения. Это означает, что в конденсаторе кривая тока искажена больше, чем кривая напряжения.
5.1.6 Резонансные явления при несинусоидальном напряжении
Резонансом называется такой режим работы цепи, при котором ток и напряжение на входе цепи совпадают по фазе.
При действии несинусоидальной ЭДС в электрической цепи могут возникнуть резонансные режимы на различных гармониках, т.е. ток - й гармоники будет совпадать по фазе с напряжением - й гармоники ЭДС или напряжения.
Условием резонанса напряжений для - й гармоники является равенство емкостного и индуктивного сопротивлений - й гармоники при их последовательном включении:
(5.20)
или
. (5.21)
5.1.7 Измерение несинусоидальных токов и напряжений
Измерения несинусоидальных токов и напряжений имеют существенные особенности. Следует различать, на какие характеристики измеряемых величин реагирует измерительная система прибора и что показывает этот прибор.
Приборы электромагнитной и электродинамической систем измеряют действующее значение величины. Приборы магнитоэлектрической системы измеряют постоянную составляющую. Электронные приборы реагируют на максимальное значение измеряемой величины.
5.2 Пояснения к лабораторной установке
В работе исследуется
кривая напряжения на зажимах
несинусоидального источника, а также
влияние индуктивности и емкости на
форму кривой тока при действии
несинусоидального напряжения. Лабораторная
работа выполняется на универсальном
лабораторном стенде. В качестве источника
несинусоидального напряжения используется
четырехполюсник, содержащий нелинейный
элемент — полупроводниковый диод
,
пропускающий ток только в одном
направлении.
Входные зажимы
четырехполюсника включаются на
синусоидальное напряжение лабораторного
автотрансформатора
,
а выходные зажимы служат зажимами
источника несинусоидального напряжения
.
Схема включения четырехполюсника
приведена на рисунке 5.3, а; соответствующие
этой схеме кривые токов и напряжений —
на рисунке 5.3, б.
|
|
а) |
б) |
Рисунок 5.3 – Схема включения четырехполюсника, создающего периодическое несинусоидальное напряжение (а) и соответствующая ей временная диаграмма токов и напряжений (б) |
|
В этом случае
(5.22)
где амплитуды тока
и напряжения, т.е. величины
и
,
связаны законом Ома
. (5.23)
Определяя по
формулам (5.5) коэффициенты
,
и
,
получим для токов и напряжений (5.22)
следующие выражения:
, (5.24)
. (5.25)
Для измерения средних и действующих значений несинусоидальных напряжений и токов в работе используются приборы (амперметры и вольтметры) магнитоэлектрической и электромагнитной систем. Для измерения амплитудных значений и визуального наблюдения кривых токов и напряжений применяется электронный осциллограф.