laba_po_EiE

Лабораторные занятия, как один из основных элементов учебного процесса, способствуют усвоению основ курса и установлению связи между теорией и практикой. В учебных лабораториях студенты получают навыки научных исследований в постановке эксперимента, в применении измерительной техники. Лабораторные занятия прививают навыки самостоятельной работы и имеют как познавательное, так и воспитательное значение.

Организационные указания

1. Занятия в лабораториях проводятся в точном соответствии с учебным расписанием. Опоздавшие студенты на занятия не допускаются. Уход с занятий допускается только по разрешению руководителя.
2. Студенты должны соблюдать правила внутреннего распорядка лаборатории. Студентам, не занятым на лабораторных занятиях, пребывание в данной лаборатории запрещается.
3. Перед началом работы в лабораториях кафедры студенты обязаны изучить правила техники безопасности и расписаться в специальном журнале. Студенты, не изучившие правила техники безопасности, к занятиям не допускаются.
4. Лабораторные занятия выполняются бригадами студентов (по 3 - 4 чел.). В ходе выполнения работы ведется специальная тетрадь с подробными черновыми записями, рабочими схемами, данными опытов, расчетами, которые после окончания работы утверждаются руководителем занятий.
5. Студент обязан знать график проведения лабораторных работ, чтобы заранее подготовиться к их выполнению.
6. Придя в лабораторию на очередное занятие, студент обязан предъявить преподавателю оформленный протокол-отчет предыдущей работы (обязательно иметь подписанный преподавателем черновик) и, после краткого опроса по существу программы новой работы, получить разрешение работать.
7. Студенты, не сдавшие отчет о предыдущей лабораторной работе и не подготовленные к выполнению очередной, к новой работе не допускаются, а в лаборатории выполняют задания не сделанные дома. В этом случае, плановую работу студент обязан выполнить, по согласованию с преподавателем, в другое время.
8. В течение занятия, преподаватель проводит индивидуальный опрос студентов по предыдущей работе. При правильных ответах на поставленные вопросы они получают зачет. Студенты, не успевшие сдать работу во время занятий, обязаны это сделать на ближайшей консультации.
9. Работы, не выполненные по уважительным причинам, по согласованию с преподавателем, отрабатываются в часы консультаций или с другими подгруппами.
10. Категорически запрещается включать схему без предварительной проверки ее преподавателем (или лаборантом). После каждого изменения схемы она вновь должна предъявляться для проверки. При порче приборов и оборудования составляется и подается в бухгалтерию института акт для взыскания их стоимости с виновных.

Порядок выполнения лабораторных работ

1. Осмотреть установленные на рабочем месте приборы, проверить соответствие их данной схеме.
2. Записать технические данные приборов, аппаратов и машин, используемых в работе (табл.1).
3. Приступить к сборке цепи, руководствуясь следующим правилом: сначала соединить последовательную часть цепи (амперметры, токовые обмотки ваттметров, нагрузку и т.д.), а затем собрать цепи напряжения (вольтметры, обмотки напряжения ваттметров и фазометров и т.п.). Сборку последовательной (токовой) части цепи следует начинать от одного зажима источника питания и заканчивать на другом.
4. После сборки цепи членам бригады, не собиравшим ее, провести проверку в указанном выше порядке. При выполнении последующих работ, электрические цепи поочередно собирают другие члены бригады.
5. При проверке электрической цепи убедиться в достаточной плотности всех контактов, в правильности установки движков автотрансформаторов, реостатов и рукояток других регулирующих устройств, а также в том, что указательные стрелки всех измерительных приборов стоят на нулевых делениях шкал.
6. В процессе работы необходимо наблюдать за приборами и следить за тем, чтобы в цепи не возникали режимы, при которых стрелки приборов выходят за пределы шкалы. Несоблюдение этого правила может привести к выходу из строя прибора
7. К результатам замеров следует относиться критически, сравнивая их с теоретически ожидаемыми результатами. В случае сомнения, опыт прекратить и полученные результаты показать преподавателю.
8. Снятие показаний приборов следует производить внимательно и точно. На щитовых приборах угол зрения должен совпадать с направлением стрелки. На приборах с зеркальной шкалой стрелка и ее отражение при отсчете тоже должны совпадать. Обычно отклонение стрелки отсчитывается в делениях, а далее по цене деления прибора делается пересчет в измеряемых величинах. Цена деления определяется отношением предела измерения к полному количеству делений шкалы. У приборов, рассчитанных на один предел, предел измерения можно найти в конце шкалы. У некоторых приборов имеются переключатели пределов, в зависимости от положения которых прибор оказывается включенным на тот или иной предел.
При неравномерной шкале цена деления может быть неодинаковой в различных участках шкалы и определяется по числу делений между большими штрихами с цифрами. У ваттметров, прежде чем определить цену деления, необходимо вычислить предел измерения, умножив предел по току 13 EMBED Equation.3 1415 на предел по напряжению 13 EMBED Equation.3 1415. Цена деления ваттметра находится следующим образом:
13 EMBED Equation.3 1415 ,
где N – число делений шкалы.
Измеряемая мощность вычисляется по формуле
13 EMBED Equation.3 1415,
где n – число делений, на которое отклонилась стрелка прибора во время измерения.
При использовании многопредельных приборов электромагнитной и электродинамической систем, имеющих неравномерную шкалу, следует включать пределы, позволяющие вести измерения на средних участках шкалы, что увеличивает точность измерения.
9. Все основные расчеты производить во время занятий, для чего необходимо иметь вычислительные устройства.
10. Электрическую цепь начать разбирать только после того, как преподаватель подпишет протокол наблюдений.
11. По окончании работы и утверждении ее результатов преподавателем, рабочее место привести в порядок и сдать лаборанту. После этого студент обращается к преподавателю за разрешением об уходе из лаборатории. До сдачи рабочего места лаборанту ответственность за оборудование несут студенты.

Правила оформления отчета

1. Отчет оформляется каждым студентом на отдельных листах бумаги. Все записи делаются аккуратно чернилами.
2. В отчете должны быть следующие сведения:
а) название кафедры;
б) название дисциплины;
в) фамилия студента и номер группы;
г) дата выполнения работы;
д) номер лабораторной работы и ее название;
е) перечень приборов, аппаратов и машин, их технические данные по форме, указанной в табл.1.
ж) рабочая схема;
з) краткие пояснения к работе и расчетным формулам;
и) таблицы результатов измерения и вычисления;
к) графики, векторные диаграммы;
л) анализ полученных результатов и выводы;
м) подпись студента.

Таблица 1
Название
Тип, система
Технические данные, предел измерения
Цена деления
Класс точности
Заводской номер

1
2
3
4
5
6


3. Схемы вычерчиваются аккуратно с использованием стандартных условных обозначений элементов по ГОСТ 2.723-68, 2.728-74, 2.729-68 и буквенно-цифровых обозначений по ГОСТ 2.710-81.
4. Графики выполняются на миллиметровой бумаге или бумаге в клеточку. Координатные оси графиков должны иметь оцифрованные равномерные шкалы с нулем в начале координат и указанием единиц измерения (рис.1). Для вычерчивания линий на графике наносятся точки, полученные экспериментально или в результате расчета. Они соединяются плавной лекальной кривой, проходящей через большинство точек с учетом теоретических положений исследуемого явления.
5. Векторные диаграммы строят в масштабе.
6. При анализе полученных результатов и в выводе следует указать, какие теоретические положения подтверждаются в работе. В случае расхождения экспериментальных данных с положениями теории необходимо



Рис. 1.

выявить возможные причины. При исследовании электрических машин целесообразно сравнить характеристики этих машин. Желательно привести примеры практического применения в производственных процессах явлений или машин, изученных в данной лабораторной работе.

Требования по технике безопасности

Безопасное и безаварийное выполнение лабораторных работ по исследованию электрических машин, цепей и аппаратов возможно при неукоснительном соблюдении требований «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».
Прохождение через внутренние органы человека тока 0,05-0,1 А обычно приводит к смертельному исходу. Напряжение прикосновения, при котором могут возникнуть такие токи, определяется выражением
13 EMBED Equation.3 1415 ,
где 13 EMBED Equation.3 1415 – сопротивление человека, зависящее от многих факторов (считают, что 13 EMBED Equation.3 1415=1000 Ом). Работы в лабораториях выполняются при напряжении 110 В постоянного тока и 220/127В трехфазного переменного тока частотой 50 Гц. Эти напряжения являются опасными для жизни человека, так как они превышают напряжение прикосновения. Поэтому прежде чем приступить к сборке электрической цепи, необходимо проверить, в каком положении находятся пакетные и автоматические выключатели на щитке питания данной работы. Включение напряжения может производиться только после проверки преподавателем собранной цепи, по его разрешению и в его присутствии. При необходимости внесения изменений в схему установка должна быть обесточена. Повторное включение производится после проверки измененной цепи преподавателем. Порядок выполнения опытов регламентируется в описании по каждой лабораторной работе в разделе «План работы», в котором даются необходимые указания для безопасного и безаварийного проведения работы.
В случае поражения электрическим током следует немедленно выключить питание данной установки или общее питание лаборатории, освободить пострадавшего от действия электрического тока, принять меры для оказания первой помощи до прибытия на место происшествия врача, поставить в известность о случившемся руководителя лабораторных занятий.
Более подробно требования техники безопасности изложены в «Инструкции по технике безопасности», утвержденной проректором по учебной работе, которая изучается студентами на первом лабораторном занятии. После инструктажа и проверки знания «Инструкции по технике безопасности» студенты расписываются в специальном журнале.

Работа № 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ.

Цель работы: 1) изучить принцип действия полу-проводниковых диодов, однофазных выпрямителей и сглаживающих фильтров; 2) снять внешние характеристики выпрямителей; 3) научиться снимать осциллограммы и внешние характеристики выпрямителей.

Пояснения к работе

Выпрямителями называются устройства, преобразующие переменное напряжение или ток в постоянный с помощью электрических вентилей.
Основную часть этой задачи во всех выпрямителях решает вентильная группа, которая в современных схемах выполняется на полупроводниковых вентилях: неуправляемых – диодах и полууправляемых – тиристорах, по какой – либо из известных схем. При этом вентильная группа всегда преобразует свое входное знакопеременное, например синусоидальное, напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 (рис. 3 б), в однополярное пульсирующее выходное напряжение - 13 EMBED Equation.3 1415 (рис. 3 б), содержащее постоянную составляющую 13 EMBED Equation.3 1415, которая и является основным результатом ее работы. Однако на практике от выпрямителя требуют выполнения еще целого ряда необходимых функций:
- согласования уровня входного переменного напряжения питающей сети, например 13 EMBED Equation.3 1415=220 В, с уровнем постоянного выходного напряжения 13 EMBED Equation.3 1415=6 В, необходимого для номинальной работы нагрузки;
- фильтрации – снижения уровня пульсаций выходного напряжения;
- стабилизации или регулирования выходного напряжения.
Тогда выпрямитель в своем составе помимо вентильной группы иметь входной согласующий трансформатор, сглаживающий фильтр, стабилизатор и схему регулирования выходного напряжения.
В данной работе анализируются относительно маломощные и простые однофазные выпрямители, содержащие входной трансформатор, вентильную группу и сглаживающий фильтр или без него.
Поэтому их вентильные группы собраны на полупроводниковых диодах. Последние представляют собой двухслойную 13 EMBED Equation.3 1415 структуру с разделительным – пограничным 13 EMBED Equation.3 1415 переходом и двумя выводами: анодом от 13 EMBED Equation.3 1415 - области и катодом от 13 EMBED Equation.3 1415 области. В выпрямителях используется основное свойство диодов – односторонней проводимости, т.е. хорошо проводить ток в прямом направлении и не пропускать в обратном. Управление состоянием (проводимостью) диода осуществляется напряжением внешней электрической цепи. При открывающей – прямой полярности этого напряжения 13 EMBED Equation.3 1415, показанной на рис. 2 слева, диод «открывается» и по нему протекает ток 13 EMBED Equation.3 1415. Соответственно при обратной полярности внешнего напряжения диод «закрывается» и его ток падает практически до нуля. На рис. 2 видно, что диод схемно представляет острие стрелки, показывающей направление действия открывающего внешнего напряжения - 13 EMBED Equation.3 1415 и протекающего по нему прямого тока - 13 EMBED Equation.3 1415.
В зависимости от предъявляемых требований к качеству выпрямленного напряжения и мощности нагрузки применяются различные схемы выпрямителей: однофазные и многофазные, однополупериодные и двухполупериодные и др.



Рис.2

Однофазные выпрямители используются для питания потребителей небольшой мощности (десятки - сотни ватт).
Однополупериодные выпрямители применяются редко вследствие большой пульсации выпрямленного напряжения. Более совершенными являются двухполупериодные выпрямители по нулевой или мостовой схемам.
Нулевая схема выпрямителя, т.е. с выводом «нулевой» - средней точки трансформатора Т1 и диаграммы ее рабочих напряжений показаны на рис. 3 а, б. Верхняя диаграмма 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 соответственно представляет напряжения выходных полуобмоток 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 трансформатора, а нижняя - напряжение на нагрузке - 13 EMBED Equation.3 1415



а)
б)

Рис. 3

В первый полупериод 13 EMBED Equation.3 1415, когда потенциал точки «а» положителен, а точки «b» отрицателен относительно средней точки «0» (показано без скобок), создается открывающее напряжение - 13 EMBED Equation.3 1415 для диода VD1 и закрывающее – 13 EMBED Equation.3 1415 для диода VD2. Соответственно через открытый диод протекает ток цепи: + «а» - VD1 - 13 EMBED Equation.3 1415 - точка «0» - 13 EMBED Equation.3 1415, а диод VD2 остается закрытым.
Во втором полупериоде 13 EMBED Equation.3 1415, когда потенциал точки «а» отрицателен, а точки «b» положителен относительно средней точки «0» (показано в скобках), создается запирающее напряжение для диода VD1 - 13 EMBED Equation.3 1415 и открывающее напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 для диода VD2. Соответственно диод VD1 становится закрытым, а через диод VD2 протекает ток цепи: + «b» - VD2 - 13 EMBED Equation.3 1415 - точка «0» - 13 EMBED Equation.3 1415.
В оба полупериода 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 ток по нагрузке 13 EMBED Equation.3 1415 проходит в одном направлении – справа налево, создавая однополярное пульсирующее напряжение - 13 EMBED Equation.3 1415 с постоянной составляющей 13 EMBED Equation.3 1415. Последнюю можно вычислить, как среднюю арифметическую величину функции 13 EMBED Equation.3 1415 на интервале ее повторяемости 13 EMBED Equation.3 1415.
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 - соответственно амплитудное и действующее значение напряжения выходных полуобмоток 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 трансформатора Т1.
Достоинством схемы является относительно малое количество диодов – 2, а недостатком – обязательное использование трансформатора, причем с выводом средней точки во вторичной обмотке.
Мостовая схема выпрямителя с диаграммами рабочих напряжений показана на рис. 4 а, б. Она содержит входной согласующий трансформатор Т1 и четыре диода VD1-VD4, соединенных в мостовую ячейку, к одной диагонали которой подсоединена выходная обмотка трансформатора 13 EMBED Equation.3 1415, а к другой нагрузка - 13 EMBED Equation.3 1415.
Выходное напряжение трансформатора 13 EMBED Equation.3 1415 в течение первого положительного полупериода 13 EMBED Equation.3 1415 с полярностью плюс на верхнем выводе обмотке 13 EMBED Equation.3 1415 и минус на нижнем (на рис. 4 а показано без скобок) является открывающим для диодов VD1 и VD3 и создает ток по цепи: «плюс» верхнего вывода 13 EMBED Equation.3 1415 - VD1 - 13 EMBED Equation.3 1415 - VD3 – «минус» нижнего вывода 13 EMBED Equation.3 1415.




а)
б)

Рис. 4.

Во втором отрицательном полупериоде 13 EMBED Equation.3 1415 напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 имеет противоположную полярность (показано на рис. 4 а в скобках), является открывающим для диодов VD2, VD4 и создает ток по цепи «плюс» нижнего вывода 13 EMBED Equation.3 1415 - VD2 - 13 EMBED Equation.3 1415 - VD4 – «минус» верхнего вывода 13 EMBED Equation.3 1415.В оба полупериода ток нагрузки - 13 EMBED Equation.3 1415 течет по ней в одном направлении – слева направо, создавая однополярное пульсирующее напряжение - 13 EMBED Equation.3 1415 на рис. 4 б с постоянной составляющей 13 EMBED Equation.3 1415. Оно аналогично по характеру изменения выходному напряжению 13 EMBED Equation.3 1415 нулевой схемы – рис. 3 б, поэтому имеет тот же уровень постоянной составляющей 13 EMBED Equation.3 1415 при условии равенства выходных напряжений трансформаторов этих схем 13 EMBED Equation.3 1415.
Достоинством мостовой схемы выпрямителя является возможность ее работы без трансформатора, если не требуется выполнения функции согласования по уровням входного и выходного напряжения. Недостатком считается использование относительно большого числа диодов – четырех.
Качество выпрямителя принято оценивать коэффициентом пульсаций, представляющим собой отношение амплитуды первой (основной) гармоники выпрямленного напряжения 13 EMBED Equation.3 1415 к постоянной составляющей 13 EMBED Equation.3 1415:
13 EMBED Equation.3 1415
Рассмотренные выше выпрямители имеют 13 EMBED Equation.3 1415=0.67. Между тем, для питания электронной аппаратуры требуется выпрямленное напряжение с более низким коэффициентом пульсации 13 EMBED Equation.3 1415.
Для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения применяются сглаживающие электрические фильтры. Простейший фильтр состоит из конденсатора, включенного параллельно нагрузке (рис. 5 а), или дросселя, включенного последовательно с нагрузкой (рис. 5 б).


а)

б)

Рис.5

При параллельном подключении к нагрузке 13 EMBED Equation.3 1415 фильтрующего конденсатора 13 EMBED Equation.3 1415 напряжение последнего становится выходным напряжением всего выпрямителя.
13 EMBED Equation.3 1415


Рис. 6

Из приведенного выше анализа работы выпрямителей (рис. 3 а, б и рис. 4 а, б) видно, что они вырабатывают для выходной цепи - 13 EMBED Equation.3 1415 пульсирующее положительное напряжение 13 EMBED Equation.3 1415, приведенное на рис. 6 штриховой линией. При включении выпрямителя в момент 13 EMBED Equation.3 1415 под действием возрастающего входного напряжения 13 EMBED Equation.3 1415 конденсатор 13 EMBED Equation.3 1415 начинает заряжаться и его напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 (показано на рис. 6 сплошной линией) соответственно возрастает, но с определенной инерцией, обусловленной постоянной времени цепи заряда 13 EMBED Equation.3 1415. Здесь 13 EMBED Equation.3 1415 - емкость фильтра, а R внутреннее сопротивление выпрямителя, равное сумме сопротивлений всех участков по его цепи постоянного тока: активного сопротивления задействованной выходной обмотки трансформатора – Т1, сопротивления открытого диода или диодов (для мостовой схемы) и сопротивления соединительных проводов. По отдельности и вместе это относительно малые сопротивления в доли или единицы Ом. В результате постоянная времени заряда 13 EMBED Equation.3 1415 конденсатора 13 EMBED Equation.3 1415 представляет собой относительно малую величину и его напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 с малой задержкой «следует» за напряжением выпрямителя 13 EMBED Equation.3 1415. Последнее в момент достижения амплитуды 13 EMBED Equation.3 1415 реверсирует направление своего изменения и в момент 13 EMBED Equation.3 1415 пересекает сверху вниз более инерционное напряжение конденсатора 13 EMBED Equation.3 1415, далее оставаясь уже меньше его 13 EMBED Equation.3 1415. Их разность 13 EMBED Equation.3 1415 теперь является запирающим фактором для диодов выпрямителя. С их закрытием разрывается цепь заряда конденсатора 13 EMBED Equation.3 1415, который дальше разряжается через нагрузку 13 EMBED Equation.3 1415. В обычных выпрямителях сопротивление нагрузки на один - два порядка превышает их внутреннее сопротивление 13 EMBED Equation.3 1415, а значит, также будут соотноситься и постоянные времени заряда 13 EMBED Equation.3 1415 и разряда 13 EMBED Equation.3 1415 и наклоны этих участков диаграммы напряжения конденсатора 13 EMBED Equation.3 1415 - 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 - 13 EMBED Equation.3 1415
Первый зарядно-разрядный цикл завершается в момент 13 EMBED Equation.3 1415, когда напряжение выпрямителя 13 EMBED Equation.3 1415 во втором своем полупериоде 13 EMBED Equation.3 1415 достигает напряжения конденсатора 13 EMBED Equation.3 1415 и начинает новый его зарядный интервал 13 EMBED Equation.3 1415
В целом «пилообразная» диаграмма напряжения конденсатора 13 EMBED Equation.3 1415 имеет заметно меньший уровень пульсаций по сравнению с исходной диаграммой выходного напряжения выпрямителя без фильтра 13 EMBED Equation.3 1415. В этом и проявляется сглаживающее действие С - фильтра 13 EMBED Equation.3 1415.
Далее удобно проследить влияние изменения сопротивления нагрузки 13 EMBED Equation.3 1415 на фильтрующую способность конденсатора. Так с ростом сопротивления до режима холостого хода 13 EMBED Equation.3 1415 соответственно будет увеличиваться и постоянная времени разряда 13 EMBED Equation.3 1415, т.е. участки разряда конденсатора 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 станут горизонтальными. Тогда напряжение конденсатора 13 EMBED Equation.3 1415 возрастая на участках заряда 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, и не меняясь на участках разряда 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, через несколько полупериодов входного напряжения 13 EMBED Equation.3 1415 достигает его амплитудного значения 13 EMBED Equation.3 1415 и далее остается неизменным. В результате конденсатор 13 EMBED Equation.3 1415 понизил до нуля уровень (коэффициент) пульсаций выходного напряжения, став идеальным фильтром, и повысил среднее значение выходного напряжения до амплитуды входного сигнала 13 EMBED Equation.3 1415.
При уменьшении сопротивления нагрузки соответственно на участках разряда 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415,. понижается постоянная времени 13 EMBED Equation.3 1415 и круче спадает напряжение конденсатора 13 EMBED Equation.3 1415. На участках же заряда 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415,.. крутизна нарастания 13 EMBED Equation.3 1415 остается практически неизменной. В результате увеличивается коэффициент пульсаций напряжения конденсатора, т.е. ухудшаются его фильтрующие свойства, и понижается среднее значение выходного напряжения 13 EMBED Equation.3 1415. При дальнейшем снижении сопротивления нагрузки, например до малого значения внутреннего сопротивления выпрямителя 13 EMBED Equation.3 1415 диаграмма напряжений конденсатора 13 EMBED Equation.3 1415 практически вплотную приближается к диаграмме напряжения выпрямителя 13 EMBED Equation.3 1415, т.е. практически полностью исчезает фильтрующая способность конденсатора. Эффективность работы конденсаторного фильтра оценивают коэффициентом сглаживания
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 - коэффициенты пульсаций выпрямителя без и с С – фильтром, ( - частота пульсаций выходного напряжения выпрямителя.
Дроссельный фильтр на рис. 5 б представляет собой катушку индуктивности со стальным сердечником. Под действием пульсирующего напряжения выпрямителя 13 EMBED Equation.3 1415 (штриховая линия на рис. 7) в дросселе возникает такой же по характеру пульсирующий ток 13 EMBED Equation.3 1415, который создаст в стальном сердечнике аналогичный по характеру пульсирующий магнитный поток 13 EMBED Equation.3 1415. Последний, в свою очередь, наводит в обмотке дросселя 13 EMBED Equation.3 1415 противо - ЭДС 13 EMBED Equation.3 1415, представленную на рис. 7 штрих - пунктирной линией. Как видно она изменяется во времени противофазно входному напряжению 13 EMBED Equation.3 1415 и не имеет постоянной составляющей. По второму закону Кирхгофа выходное напряжение дросселя, показанное сплошной линией на рис. 7, представляет собой алгебраическую сумму входного напряжения 13 EMBED Equation.3 1415 и его противо – ЭДС 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415.


Рис. 7

В итоге дроссель значительно (на величину своей противо – ЭДС) ослабляет или фильтрует переменную составляющую входного сигнала 13 EMBED Equation.3 1415 и практически без ослабления передает на выход его постоянную составляющую 13 EMBED Equation.3 1415.
При изменении нагрузки, например ее понижении до режима холостого хода - 13 EMBED Equation.3 1415, соответственно ток нагрузки и дросселя падает до нуля, не создается магнитный поток и наводимая им противо – ЭДС. Пульсирующее входное напряжение дросселя 13 EMBED Equation.3 1415 без ослабления проходит в нагрузку, т.е. полностью исчезает сглаживающее действие L – фильтра.
С уменьшением сопротивления нагрузки 13 EMBED Equation.3 1415 пропорционально увеличиваются: ток 13 EMBED Equation.3 1415, создаваемый им в сердечнике дросселя магнитный поток, наводимая им в обмотке противо – ЭДС, а значит и сглаживающее действие L – фильтра. В соответствии с этим коэффициент сглаживания дроссельного фильтра равен
13 EMBED Equation.3 1415,
где ( - частота пульсаций напряжения на входе дросселя 13 EMBED Equation.3 1415.


а)
б)

Рис. 8

Для повышения коэффициента сглаживания часто используются многозвенные фильтры (рис. 8). Тогда их общий коэффициент сглаживания 13 EMBED Equation.3 1415 при n последовательно соединенных звеньях равен произведению коэффициентов сглаживания отдельных звеньев 13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Существенным достоинством обладают фильтры, содержащие разнохарактерные звенья, например Г – образный LC – фильтр, показанный на рис. 8 а. Его коэффициент сглаживания 13 EMBED Equation.3 1415 с учетом вышеизложенного будет равен
13 EMBED Equation.3 1415,
т.е. в отличие от коэффициентов сглаживания отдельных звеньев (L и C фильтров) коэффициент сглаживания Г – образного LC – фильтра не зависит от изменения нагрузки 13 EMBED Equation.3 1415. Это и является основным достоинством комбинированных LC – фильтров.
В маломощной аппаратуре иногда вместо многозвенного чисто реактивного LC – фильтра используют более простой по стоимости, массе и габаритам многозвенный RC – фильтр, часто по П-образной структуре, показанной на рис. 8 б, с активным сопротивлением 13 EMBED Equation.3 1415 в последовательном звене. Это увеличивает соответствующие постоянные времени зарядных и разрядных процессов конденсаторов 13 EMBED Equation.3 1415 и тем самым уменьшает перепад между минимальным и максимальными уровнями их напряжений, а значит и уровень пульсаций выходного сигнала.
Однако здесь постоянная составляющая фильтруемого напряжения 13 EMBED Equation.3 1415 (и тока 13 EMBED Equation.3 1415) передается в нагрузку 13 EMBED Equation.3 1415 через достаточно большое активное сопротивление 13 EMBED Equation.3 1415. Это, во-первых, обуславливает плохие энергетические показатели фильтра и, во-вторых, даже при незначительных изменениях нагрузки 13 EMBED Equation.3 1415 создаются относительно большие колебания падения напряжения на активном сопротивлении 13 EMBED Equation.3 1415 фильтра 13 EMBED Equation.3 1415, приводящие к соответствующим большим изменениям (нестабильности) выходного напряжения 13 EMBED Equation.3 1415
И, наконец, одним из важнейших показателей качества работы любого выпрямителя является его выходная или нагрузочная характеристика 13 EMBED Equation.3 1415, показывающая, как сильно изменяется (уменьшается) его выходное напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 с ростом нагрузки 13 EMBED Equation.3 1415
В выпрямителях без фильтров (рис. 3 а и рис. 4 а) это влияние осуществляется через увеличение падения напряжения на внутреннем сопротивлении 13 EMBED Equation.3 1415 по уравнению Кирхгоффа для цепи постоянного тока выпрямителя:
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415 - выходное напряжение выпрямителя в режиме холостого хода (13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415).
Использование любых 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 фильтрующих звеньев по отдельности или в любом сочетании на выходе выпрямителя всегда только ухудшает его внешнюю характеристику.
Влияние звена активного сопротивления 13 EMBED Equation.3 1415 в RC - многозвенном фильтре на нестабильность выходного напряжения 13 EMBED Equation.3 1415 при изменении нагрузки 13 EMBED Equation.3 1415 показано выше.
Использование L – фильтрующего звена самостоятельно или в составе многозвенного LC – фильтра ухудшает характеристику 13 EMBED Equation.3 1415 за счет увеличения внутреннего сопротивления выпрямителя 13 EMBED Equation.3 1415 на величину активного сопротивления этого дросселя 13 EMBED Equation.3 1415. С учетом этого по уравнению Кирхгоффа для цепи постоянного тока выпрямителя получаем:
13 EMBED Equation.3 1415
Принцип работы 13 EMBED Equation.3 1415 - звена рассмотрен ранее. Нетрудно убедиться, что с уменьшением 13 EMBED Equation.3 1415, одновременно уменьшается постоянная времени разряда 13 EMBED Equation.3 1415 и увеличивается крутизна снижения напряжения конденсатора 13 EMBED Equation.3 1415 на участках его разряда. Это приводит к уменьшению постоянной составляющей 13 EMBED Equation.3 1415, которая и является выходным напряжением всего выпрямителя 13 EMBED Equation.3 1415.
Итак, любой выпрямитель без фильтра имеет наилучшую внешнюю характеристику 13 EMBED Equation.3 1415, но наихудшую форму (с максимальным уровнем пульсаций) выходного напряжения. Использование в выпрямителях любых сглаживающих фильтров улучшает форму выходного напряжения (уменьшает коэффициент его пульсаций), но ухудшает его внешнюю характеристику.

Домашнее задание

По учебнику и лекциям изучить устройство, принцип действия, характеристики и параметры выпрямительных диодов, схемы и работу однофазных выпрямителей и сглаживающих фильтров. Ознакомиться с внешними характеристиками выпрямителей, а также факторами, влияющими на них.

Приборы и оборудование

Лабораторная работа выполняется на модернизированном стенде ЭС-1м, с помощью которого можно исследовать два однофазных двухполупериодных выпрямителя: с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора и мостовой выпрямитель. Электрическая схема стенда показана на рис. 9.
Включение исследуемого выпрямителя производится переключателем SА1. В положении переключателя «мостовой» к трансформатору Т1 подключается мостовой выпрямитель, а в другом положении переключателя SА1 подсоединяется выпрямитель «с выводом средней точки» вторичной обмотки трансформатора. Резистор R1 с выключателем SА7 между гнездами XS1 и XS2 предназначены для снятия осциллограммы тока диода VD6.



Рис.9


В исследуемых выпрямителях используются кремневые диоды типа КД205. Нагрузкой выпрямителей являются резисторы R3 и R4. Выключатель SА4 отсоединяет нагрузку при измерении начального значения 13 EMBED Equation.3 1415.
Для создания сглаживающего фильтра служат: дроссель L1, резистор R2 и конденсаторы С1 и С2. Схема исследуемого фильтра набирается с помощью выключателей SА2, SА3, SА5, SА6. При измерении выпрямленного напряжения и тока используется вольтметр PV1 и миллиамперметр РА1. Для снятия осциллограмм выходного напряжения предусмотрены гнезда XS3-XS5. Выключатель Q1 подсоединяет или отсоединяет питание стенда.

План работы

1. Ознакомиться со стендом.
2. Подготовить стенд к работе: установить переключатель SА1 в положение «мостовой», реостат R3 - в положение минимального тока (полностью ввести ручкой по часовой стрелке), выключатели SА2, SА3 – в положение «замкнуто», выключатели SА4, SА5, SА6 – в положение «разомкнуто», подсоединить шнуром питания стенд к сети 220 В и включить Q1, при этом загорится сигнальная лампочка HL1.
3. Снять внешние характеристики мостового выпрямителя:
а) без фильтра, для чего записать показание вольтметра при Iн=0, затем включить SА4 и, изменяя ток Iн от минимального до максимального значения, снять показания приборов в 13 EMBED Equation.3 1415 точках;
б) с фильтром L1, для чего установить выключатель SА2 в положение «разомкнуто» и повторить опыт согласно пункту 3а;
в) с фильтром C1, для чего установить выключатели SА2, SА5 и SА6 – в положение «замкнуто» и повторить опыт согласно пункту 3а;
г) с П- образным LC – фильтром, для чего установить выключатель SА2 в положение «разомкнуто», а выключатель SА5 и SА6 – в положение «замкнуто» и повторить опыт согласно пункту 3а;
д) с П – образным RC – фильтром, для чего установить выключатель SА2 в положение «замкнуто», а выключатель SА3 – в положение «разомкнуто» и повторить опыт согласно пункту 3а.
Полученные данные занести в табл.2.
Таблица 2

п/п
Без
фильтра
С L - фильтром
С С - фильтром
С П - образ. LC – фильтром
С П - образ. RC –
фильтром


Uн,
В
Iн,
А
Uн,
В
Iн,
А
Uн,
В
Iн,
А
Uн,
В
Iн,
А
Uн,
В
Iн,
А

4. Подключить осциллограф к гнездам XS3 и XS5. Зарисовать в одном и том же масштабе осциллограммы напряжения на нагрузке для всех исследованных режимов. Проследить и пояснить влияние 13 EMBED Equation.3 1415 на сглаживающую способность фильтров.
5. Снять внешние характеристики выпрямителя с выводом средней точки, для чего установить переключатели SА1 в положение «с выводом средней точки», а SА7 включить и выполнить опыты согласно пункту 3: а) без фильтра; б) с фильтром L; в) с фильтром С; г) с П-образным LC - фильтром; д) с П-образным RC - фильтром. Полученные данные занести в табл.2.
6. По данным опытов построить внешние характеристики выпрямителей.
7. Проследить и пояснить влияние фильтров на внешнюю характеристику и уровень пульсаций выходного напряжения.

Контрольные вопросы

1. Объяснить устройство, принцип действия и вольтамперные характеристики полупроводниковых выпрямительных диодов.
2. Начертить схему и объяснить работу мостового выпрямителя.
3. Начертить схему и объяснить работу выпрямителя с выводом средней точки трансформатора.
4. Объяснить назначение и принцип действия сглаживающих L-, C-, и комбинированных LC- и RC- фильтров.
5. Объяснить ход внешних характеристик исследованных выпрямителей.
6. Объяснить зарисованные осциллограммы.

Библиографический список

1. Касаткин А.С., Немцов С.В. Электротехника. М.: Высш. шк., 2000. С.237-240, 243-245, 258-262 .
2. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. М.: Высш.шк., 2000. С.465-489, 525-531, 537-541.
3. Основы промышленной электроники /Под ред.В.Г.Герасимова.М.: Высш.шк., 1986. С.12-15, 21-24, 225-233, 235-240, 242-243.
4. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника. М.: Энергоатомиздат. 1987. С.227-233.

Работа № 2. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВЕТЛЕННОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ

Цель работы: 1) изучить процессы в цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных катушки и конденсатора;
2) изучить явление резонанса напряжение и условия, при которых оно наблюдается;
3) освоить методику построения векторных диаграмм для цепи с последовательным соединением элементов.

Пояснения к работе

Исследуемая цепь состоит из последовательно соединенных катушки с ферромагнитным сердечником, в котором имеется воздушный зазор, и батареи конденсаторов (рис.10).


Рис. 10


Так как индуктивная катушка обладает активным и индуктивным сопротивлением, то на схеме замещения этой цепи (рис.11), катушка представлена резистивным R и индуктивным L элементами, а батарея конденсаторов - емкостным элементом С.



Рис. 11

Напряжение питающей сети, подведенное к цепи, равно векторной сумме напряжений, действующих на отдельных участках этой цепи и может быть записано по второму закону Кирхгофа в комплексной форме:
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 – комплексные напряжения на участках цепи, определяемые как произведение комплексного тока 13 EMBED Equation.3 1415 на соответствующие сопротивления: 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 – активное и реактивные индуктивное и емкостное сопротивления;13 EMBED Equation.3 1415 – угловая частота; 13 EMBED Equation.3 1415 – частота питающего напряжения, 13 EMBED Equation.3 1415 комплексное напряжение на катушке.
Уравнение для подводимого к электрической цепи комплексного напряжения с учетом его составляющих преобразуются к виду
13 EMBED Equation.3 1415.
По этому уравнению можно построить векторную диаграмму тока и напряжений электрической цепи, принимая во внимание, что умножение вектора напряжения на множитель (+j) соответствует повороту его относительно вектора тока на угол (/2 в направлении отсчета положительных углов (против часовой стрелки), а умножения на множитель (-j) – повороту вектора на угол (/2 по часовой стрелке (рис.12.)
За базовый принимают вектор тока 13 EMBED Equation.3 1415, так как при последовательном соединении элементов через них протекает один и тот же ток. Вектор тока проводят произвольно. Выбирают масштаб тока 13 EMBED Equation.3 1415 и масштаб напряжения 13 EMBED Equation.3 1415.
Вектор напряжения 13 EMBED Equation.3 1415 на активном сопротивлении совпадает по фазе с вектором тока 13 EMBED Equation.3 1415. Вектор напряжения 13 EMBED Equation.3 1415 на индуктивном сопротивлении опережает вектор тока 13 EMBED Equation.3 1415 на угол (/2, вектор напряжения 13 EMBED Equation.3 1415 на емкостном сопротивлении отстает от вектора тока 13 EMBED Equation.3 1415 на угол (/2. Угол ( - угол сдвига фаз рассчитывается по формуле
13 EMBED Equation.3 1415

Коэффициент мощности электрической цепи можно определить из соотношения 13 EMBED Equation.3 1415.
Отсюда видно, что угол ( зависит от характера и величины сопротивлений, включенных в цепь переменного тока.
В цепи переменного тока различают активную Р, реактивную Q и полную S мощность,

Рис. 12


которые рассчитываются следующим образом:
13 EMBED Equation.3 1415, Вт;
13 EMBED Equation.3 1415, Вар;
13 EMBED Equation.3 1415, ВА.
Реактивная составляющая полной мощности цепи находится как разность индуктивной QL и емкостной QC ее составляющих:
13 EMBED Equation.3 1415
Исследования проводятся при неизменном напряжении U и изменяющейся емкости С (могут изменяться индуктивность L или частота f)
В исходном положении включена минимальная емкость Сmin. При увеличении емкости путем подключения параллельно друг другу конденсаторов уменьшается емкостное сопротивление 13 EMBED Equation.3 1415, что приводит к изменению реактивного сопротивления 13 EMBED Equation.3 1415 и полного сопротивления Z. В результате изменяется величина тока I, напряжений UК и UС, угол сдвига фаз (, активная Р, реактивная Q и полная S мощности цепи.
При равенстве индуктивного 13 EMBED Equation.3 1415 и емкостного 13 EMBED Equation.3 1415 сопротивлений 13 EMBED Equation.3 1415 полное сопротивление Z цепи будет минимальным и чисто активным Z=R, а ток – максимальным 13 EMBED Equation.3 1415. Этот режим работы цепи называют резонансом напряжений. При этом ток 13 EMBED Equation.3 1415 и напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 совпадает по фазе (коэффициент мощности 13 EMBED Equation.3 1415). Активная мощность 13 EMBED Equation.3 1415 имеет наибольшее значение, равное полной мощности, в то время как реактивная мощность цепи 13 EMBED Equation.3 1415 оказывается равной нулю: 13 EMBED Equation.3 1415.
При резонансе напряжения на емкости и на индуктивности равны 13 EMBED Equation.3 1415 и могут значительно превышать подводимое напряжение U, если 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 значительно превышают R:
13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415.
Резонанс напряжений в промышленных электрических установках нежелательное и опасное явление, так как оно может привести к аварии вследствие недопустимого перегрева отдельных элементов электрической цепи или пробою изоляции.
В тоже время резонанс напряжений в электрических цепях переменного тока широко используется в радиотехнике в различных приборах и устройствах, основанных на резонансных явлениях.

Домашнее задание

По учебнику и конспекту изучить процессы в простейших линейных электрических цепях с резистивным, индуктивным и емкостным элементами и при их последовательном соединении при синусоидальном токе.
Усвоить понятия активное, индуктивное, реактивное и полное сопротивления; уметь записывать модули этих сопротивлений и комплексные значения, находить полное сопротивления через сопротивление участков. Понять, как строятся векторные диаграммы напряжений при последовательном соединении элементов, и от чего зависит угол сдвига фаз между векторами напряжения и тока. Обратить внимание на энергетический процесс в простейших цепях при последовательном соединении R, L, C. Понять, при каком условии в цепи возникает резонанс напряжений и чем он сопровождается. Обратить внимание, что если 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 значительно превышают R, то напряжения на катушке и конденсаторе значительно превышают подводимое напряжение.

Приборы и оборудование

Работа выполняется на универсальном стенде, где установлен лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) и необходимые приборы. Индуктивная катушка и батарея конденсаторов с регулируемой (с помощью выключателей) емкостью находятся на столе. Электрическая цепь собирается с помощью комплекта проводов в соответствии со схемой соединений (рис.13.)

План работы

1. Ознакомиться с рабочим местом. Собрать электрическую цепь по схеме (рис.13.), записать технические данные измерительных приборов.
2. После проверки схемы преподавателем включить питание и установить с помощью автотрансформатора напряжение U, заданное преподавателем.
3. Поддерживая U=const и увеличивая емкость от минимальной до максимальной, записать показания измерительных приборов.


Рис. 13

Данные занести в табл. 3.

Таблица 3
Измеренные величины
Вычисленные величины

U,
В
I,
А

В

В
Р,
Вт
Z,
Ом

Ом
R,
Ом
XL,
Ом
XC,
Ом
L,
Гн
C,
мкФ
UR,
В
UL,
В
cos(


4. По данным опытов:
а) вычислить Z, Zк, R, 13 EMBED Equation.3 1415,13 EMBED Equation.3 1415, L, C, cos(;
б) построить в одних осях графики зависимостей I(C), Р(C), Uc(C), UL(C), Z(C), cos( (C);
в) построить в одном масштабе векторные диаграммы цепи для режимов 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415;
г) сделать краткие выводы о результатах исследований, записать их в отчет.

Формулы для расчета

13 EMBED Equation.3 1415 - полное сопротивление цепи;
13 EMBED Equation.3 1415 - полное сопротивление катушки;
13 EMBED Equation.3 1415 - активное сопротивление цепи (катушки);
13 EMBED Equation.3 1415 - индуктивное сопротивление катушки;
13 EMBED Equation.3 1415 - индуктивное падение напряжения;
13 EMBED Equation.3 1415 - активное падение напряжения;
13 EMBED Equation.3 1415 - емкостное сопротивление конденсатора;
13 EMBED Equation.3 1415 - коэффициент мощности всей цепи;
(=2(f - угловая частота;
f=50 Гц - промышленная частота.

Контрольные вопросы

1. Нарисовать схему замещения электрической цепи. Объяснить какие процессы отражают элементы этой схемы.
2. Записать выражение для тока, полного сопротивления и коэффициента мощности при резонансе напряжений.
3. В чем заключается явление резонанса напряжений и при каких условиях оно возникает?
4. Изменением каких параметров электрической цепи (см. рис.11.) можно получить резонанс напряжений?
5. С помощью каких приборов и по какому признаку можно судить о возникновении резонанса напряжений в электрической цепи?
6. Провести анализ построенных векторных диаграмм до и после резонанса напряжений и объяснить, в каком случае напряжение опережает ток, а в каком – отстает.
7. По схеме замещения исследуемой цепи проанализировать к чему приведет изменение активного сопротивления электрической цепи при резонансе напряжений.
8. Сохраняется ли резонанс напряжений, если изменить только напряжение питающей сети?
9. Объяснить ход кривых, полученных в этой работе.
10. Какую опасность для электрических устройств представляет резонанс напряжений? Где используется резонанс напряжений?

Библиографический список

1. Касаткин А.С., Немцов С.В. Электротехника. М.: Высш. шк., 2000. С.38-77, 88-92.
2. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. М.: Высш.шк., 2000. С. 116-128, 131-154, 318-330, 342-345.
3. Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника. М.: Высш.школа. 1984. С.32-68, 200-210, 216-219.
4. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника. М.: Энергоатомиздат. 1987. С.78-88, 116-119.
5. Общая электротехника /Под ред.А.Т.Блажкина. Л.: Энергоатомиздат. 1986. С.55-83, 97-101, 245-246.
6. Электротехника /Под ред.В.Г.Герасимова. М.:Высш.школа. 1987. С.40-73, 78-84, 272-283, 304-305.
7. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. . Электротехника. М.: Энергоатомиздат. 1985. С.60-95, 106-113, 262-270, 280-282, 284.
Работа №3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ФАЗ НАГРУЗКИ «ЗВЕЗДОЙ»

Цель работы: 1) ознакомиться с трехфазной цепью переменного тока и ее основными режимами работы при соединении фаз приемника «звездой»
2) по опытным данным выяснить влияние нейтрального провода на работу трехфазной цепи;
3) усвоить методику построения векторных диаграмм для основных режимов работы;
4) изучить способы измерения напряжений, токов и активной мощности цепи.

Пояснения к работе

Для соединения фаз приемника «звездой» их концы (x, y, z) соединяют в одну общую точку n, называемую нулевой, или нейтральной, точкой (рис.14). Начала фаз (a, b, c) присоединяют к проводам, идущим к соответствующим фазам сети (A, B, C). Эти провода называются линейными, а провод, соединяющий нейтральные точки нагрузки n и сети N – нейтральным.
Трехфазная цепь с тремя линейными и одним нейтральным проводами называется четырехпроводной, а при отсутствии нейтрального провода – трехпроводной. Нагрузка считается симметричной, когда комплексные сопротивления фаз одинаковы 13 EMBED Equation.3 1415 или иначе 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415. При соединении фаз нагрузки «звездой» линейные токи одновременно являются и фазными, поэтому 13 EMBED Equation.3 1415. Электрическое состояние цепи описывается законами Кирхгофа и Ома:
13 EMBED Equation.3 1415;
13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415;
13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 – комплексные фазные токи; 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 – комплексные напряжения на соответствующих фазах нагрузки; 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 – комплексные линейные напряжения; 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 – комплексные сопротивления фаз.


Рис. 14

Напряжение между нейтральными точками нагрузки и источника (сети) называются напряжением смещения нейтрали и обозначается 13 EMBED Equation.3 1415. При неравномер
·ной нагрузке фаз и отсутствии нейтрального провода фазные напряжения на нагрузке 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 связаны с соответствующими напряжениями источника соотношениями:
13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415;
Записанным уравнениям соответствуют векторные диаграммы, изображенные на рис.15.


а)
б)

Рис. 15

Построение их начинаем с векторов линейных напряжений, задаваемых сетью и от условий опыта не зависящих. Точка N на векторной диаграмме, соответствующая нейтральной точке генератора, находится в центре треугольника линейных напряжений. Точку n, соответствующую нейтральной точке нагрузки, находят методом засечек. Векторы токов откладывают по отношению к соответствующим векторам фазных напряжений с учетом характера нагрузки фазы (угла (). В качестве примера на рис.15а приведена векторная диаграмма при симметричной активной нагрузке фаз 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, а на рис.15б – для несимметричной нагрузки в трехпроводной системе 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415.

Домашнее задание

По учебнику и конспектам проработать общие положения о трехфазных цепях, уяснить основные уравнения и соотношения величин, проанализировать частные режимы работы (случай симметричной и несимметричной нагрузок, обрыв фазы нагрузки, короткое замыкание одной фазы) при соединении фаз приемника «звездой» для четырехпроводной и трехпроводной систем. Обратить внимание, при каких условиях выполняется соотношение 13 EMBED Equation.3 1415. Ознакомиться с порядком построения векторных диаграмм токов и напряжений для основных режимов. Изучить схему лабораторной работы (рис.16), освоить методику измерения напряжений, токов и активной мощности в трехфазной цепи, соединенной в «звезду». Изучить принцип действия двухэлементного и трехэлементного ваттметров и схемы их включения.

Приборы и оборудование

Исследование трехфазной цепи проводится на универсальном стенде (см. рис.16), где имеется нагрузка в виде трех ламповых реостатов (активная нагрузка). Для измерения величины токов и напряжений используются амперметр PA1 и вольтметр PV1 с вилками. При включении амперметра PA1 в гнезда соответствующей фазы тумблер, замыкающий эти гнезда, на время измерения ставится в положение «отключено» (SA3 для фазы a, SA5 для фазы b и SA7 для фазы c). С помощью двухэлементного ваттметра PW1 и PW2 измеряется активная мощность при трехпроводной схеме включения приемников.

План работы

1. Ознакомиться со схемой и приборами, необходимыми для проведения работы; записать основные технические данные измерительных приборов.
2. Собрать электрическую цепь без нейтрального провода по схеме, изображенной на рис.16.


Рис. 16

3. Произвести опыт, для чего выключить питание и, устанавливая нагрузку фаз ламповым реостатом, измерить линейные и фазные напряжения и токи, мощность трехфазной нагрузки при следующих условиях:
а) равномерная нагрузка фаз;
б) обрыв одной из фаз нагрузки и одинаковая нагрузка двух других фаз (как в п.3а.);
в) короткое замыкание одной из фаз нагрузки (начало фазы нагрузки соединяется проводом с нулевой точкой нагрузки) и одинаковые сопротивления двух других фаз (как в п.3а.);
г) неравномерная нагрузка фаз при нагрузке одной из фаз такой же, как в п.3а.
4. Присоединить нейтральный провод, произвести опыт. Измерить линейные и фазные напряжения и токи в двух случаях:
а) при неравномерной нагрузке фаз (той же, что и в п.3г) – в этом случае мощность вычисляется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415;
б) при равномерной нагрузке всех фаз (как в п.3а.); результаты измерений и вычислений занести в табл. 4.
Таблица 4
Условия нагружения
Измеренные величины
Вычисленные величины


Uab
В
Ubc
В
Uca
В
Ua
В
Ub
В
Uc
В
Ia
A
Ib
A
Ic
A
P
Вт
UnN
В
IN
A


5. По результатам опытов построить векторные диаграммы напряжений и токов.
6. Найти графическим способом ток в нейтральном проводе 13 EMBED Equation.3 1415 и напряжение смещения нейтрали 13 EMBED Equation.3 1415 и занести в табл. 4.

Контрольные вопросы

1. Как обозначаются зажимы трехфазного источника и приемника?
2. Как соединяются электроприемники «звездой»?
3. Какими уравнениями выражаются мгновенные значения фазных напряжений и токов при симметричной нагрузке?
4. В каком соотношении находятся линейные и фазные напряжения при симметричной нагрузке?
5. Какой режим работы трехфазной цепи называют несимметричным?
6. Для чего используется нейтральный провод?
7. Какими уравнениями описывается электрическое состояние цепи при несимметричной нагрузке?
8. Как построить совмещенные векторные диаграммы напряжений и токов для исследованных режимов трехфазной цепи?
9. К чему приведет обрыв нейтрального провода при несимметричной нагрузке?
10. Как изменяется напряжение при обрыве одной фазы в четырехпроводной и трехпроводной сетях?
11. Как изменяется напряжение при коротком замыкании фазы в трехпроводной сети? К чему приведет короткое замыкание фазы в четырехпроводной сети?
12. К чему приводит обрыв линейного провода в трехфазной установке четырехпроводной и трехпроводной систем?
13. Как измеряют мощность трехфазной нагрузки в четырехпроводной системе?
14. В каких случаях используется метод измерения мощности двумя ваттметрами?
15. Написать уравнения для активной, неактивной и полной мощностей при симметричной и несимметричной нагрузках.

Библиографический список

1. Касаткин А.С., Немцов С.В. Электротехника. М.: Высш. шк., 2000. С.104-123.
2. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. М.: Высш.шк., 2000. С.164-181, 348-350.
3. Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника. М.: Высш.школа, 1984. С.94-101, 104-110, 219-222.
4. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1987. С.124-156.
5. Общая электротехника /Под ред. А.Т.Блажкина. Л.: Энергоатомиздат, 1986. С.125-137, 246-249.
6. Электротехника /Под ред. В.Г.Герасимова. М.: Высш.школа, 1985. С.104-114, 116-121, 305-310.
7. Борисов Ю.М.,Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1985. С.123-138, 284-288.

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ КАТУШКИ СО СТАЛЬНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ

Цель работы:1) изучить особенности работы катушки со стальным сердечником в цепях переменного тока;
2) снять вольт - амперную характеристику катушки при подключению ее к источнику переменного тока;
3) определить параметры схемы замещения и построить векторную диаграмму катушки с сердечником.

Пояснения к работе

Основным элементом различных электрических приборов и машин являются стальные магнитопроводы с катушками. Физические процессы в цепях переменного тока, содержащих такие элементы, обладают рядом особенностей по сравнению с цепями, в которых магнитный поток замыкается по воздуху. Эти особенности оказывают существенное влияние на конструктивное выполнение и технические характеристики электрических машин и приборов. Рассмотрим каждую особенность в отдельности.
За счет переменного магнитного потока, создаваемой катушкой с сердечником в цепи переменного тока, в толще стального сердечника индуцируются вихревые токи, замыкающиеся в плоскостях, перпендикулярных оси потока. Для значительного уменьшения потерь энергии в стальном магнитопроводе от вихревых токов стальной сердечник обычно собирают из отдельных изолированных друг от друга листов тонкой стали толщиной 0,3-0,5 мм.
Кроме потерь от вихревых токов, в стальном магнитопроводе возникают потери, обусловленные явлением гистерезиса при периодическом перемагничивании стали. Уменьшение этих потерь достигается применением специальных сортов стали (электротехническая). Суммарные потери от вихревых токов и гистерезиса называют магнитными потерями. Величина этих потерь 13 EMBED Equation.3 1415 пропорциональна квадрату амплитуды магнитного потока в сердечнике:
13 EMBED Equation.3 1415.
Другой особенностью катушки с сердечником является то, что магнитный поток катушки оказывается непропорциональным протекающему в ней току. Обусловлено это явлениями магнитного насыщения и гистерезиса. Индуктивность в такой катушке оказывается величиной переменной. Изменение индуктивности приводит к изменению индуктивного, а также и полного сопротивления катушки с сердечником. В этом случае ЭДС самоиндукции следует определять, исходя из выражения 13 EMBED Equation.3 1415, верного и для цепей содержащих катушки со стальным сердечником.
При включении катушки с сердечником в цепь переменного тока основной магнитный поток 13 EMBED Equation.3 1415 замыкается по сердечнику. Этот поток сцепляется со всеми витками катушки 13 EMBED Equation.3 1415 и создает потокосцепление 13 EMBED Equation.3 1415. Незначительная часть общего магнитного потока замыкается по воздуху, создавая потокосцепление рассеяния. В этом случае реальную катушку с сердечником можно представить как бы состоящей из двух последовательно соединенных катушек (рис. 17а).
На схеме замещения реальной катушки (рис. 17а) одна катушка характеризуется активным сопротивлением обмотки 13 EMBED Equation.3 1415 и индуктивным сопротивлением рассеяния 13 EMBED Equation.3 1415, а другая, идеализированная – активным сопротивлением 13 EMBED Equation.3 1415, учитывающим потери в сердечнике и индуктивным сопротивлением 13 EMBED Equation.3 1415, обусловленным основным магнитным потоком, замыкающимся по стальному сердечнику.


а)
б)

Рис. 17

Нелинейная зависимость магнитного потока 13 EMBED Equation.3 1415 (или потокосцепления13 EMBED Equation.3 1415) от тока 13 EMBED Equation.3 1415 усложняет расчеты, поэтому вводят ряд допущений, упрощающих рассмотрение явлений, когда при подаче синусоидально напряжения ток в катушке становится несинусоидальным. Обычно реальный несинусоидальный ток катушки с сердечником заменяют эквивалентным ему синусоидальным. Тогда уравнение электрического состояния реальной катушки с сердечником можно представить в комплексной форме:
13 EMBED Equation.3 1415.
Этому уравнению соответствует схема замещения и векторная диаграмма, представленная на рис. 17а, б.
Параметры этой схемы замещения определяются по следующим формулам: а) полное сопротивление катушки с сердечником, Ом:
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415 - приложенное напряжение, В, 13 EMBED Equation.3 1415 - ток в цепи, А;
б) общее активное сопротивление цепи, Ом:
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 - электрические потери, Вт, 13 EMBED Equation.3 1415 - магнитные потери (потери в сердечнике), Вт;
в) активное сопротивление обмотки катушки, Ом:
13 EMBED Equation.3 1415,
(величина 13 EMBED Equation.3 1415 указана на исследуемой катушке);
г) общее реактивное сопротивление катушки с сердечником, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415
где 13 EMBED Equation.3 1415 - индуктивное сопротивление, обусловленное потоком рассеяния;
д) индуктивное сопротивление, обусловленное основным магнитным потоком, Ом,
13 EMBED Equation.3 1415,
Активная мощность, потребляемая катушкой с сердечником, расходуется на покрытие электрических потерь в обмотке катушки и магнитных потерь в стальном сердечнике:
13 EMBED Equation.3 1415.
Отсюда активная мощность, идущая на покрытие магнитных потерь, определяется уравнением:
13 EMBED Equation.3 1415,
а реактивная мощность рассчитывается по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415.

Домашнее задание

По рекомендуемой литературе и конспекту лекций проработать общие сведения о магнитных цепях, уяснить понятие магнитного сопротивления, кривой намагничивания, понятие потокосцепления и его связь с ЭДС самоиндукции. Знать и понимать уравнение электрического состояния катушки с сердечником, влияние магнитной цепи на ток в обмотке, причины потерь в сердечнике. Уметь строить векторную диаграмму катушки с сердечником. Знать методику определения параметров схемы замещения и уяснить их физический смысл. Изучить экспериментальную электрическую схему и условные обозначения ее элементов. Повторить принципы действия используемых измерительных приборов и знать их способы включения в электрическую цепь.

Приборы и оборудование

В работе используются универсальный стенд, катушка со стальным сердечником и настольный ваттметр. Электрическая цепь собирается в соответствии со схемой на рис. 18 с помощью комплекта проводов.

План работы

1. Ознакомиться со схемой и приборами, необходимыми для проведения работы: записать активное сопротивление 13 EMBED Equation.3 1415 и число витков 13 EMBED Equation.3 1415 исследуемой катушки и основные технические данные измерительных приборов.
2. Собрать цепь (рис. 18) и показать ее преподавателю.
3. Поставить ползунок автотрансформатора в положение минимального выходного напряжения.



Рис. 18

Подать напряжение на стенд включением выключателя 13 EMBED Equation.3 1415 на лабораторном стенде.
4. Произвести опыт, для чего ползунком автотрансформатора изменить напряжение на катушке от 0 до 220 В и записать 6-8 отсчетов. Данные записать в таблице 5.
Таблица 5
Измеренные
величины
Вычисленные величины

U,
В
I,
А
Р,
Вт
Фm
Вб
E,
В
Рэ,
Вт
Рм,
Вт
Iа,
А
Iм,
А
Z,
Ом


5. На основании опытных данных вычислить полное сопротивление Z, ЭДС E, мощность электрических Рэ и магнитных Рм потерь, активную Iа и намагничивающую Iм составляющие тока I по выражениям:
13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415 (здесь 13 EMBED Equation.3 1415 Гц, а 13 EMBED Equation.3 1415 - берется из графика, приведенного на рабочем месте).
6. Построить зависимости 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415.
7. Для напряжения, заданного преподавателем, построить в масштабе векторную диаграмму катушки с сердечником. Построение начинается с вектора 13 EMBED Equation.3 1415. Затем изображаются векторы 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, направленный параллельно вектору 13 EMBED Equation.3 1415. Для определения величины падения напряжений 13 EMBED Equation.3 1415 из конца вектора 13 EMBED Equation.3 1415 перпендикулярно вектору 13 EMBED Equation.3 1415 проводится линия до пересечения с дугой окружности радиуса 13 EMBED Equation.3 1415 и центром в точке О.
8. Для напряжения, заданного в п. 7, определить параметры схемы замещения по рис. 18а и нарисовать ее.

Контрольные вопросы

1. Где и с какой целью применяют катушки со стальным сердечником?
2. С какой целью магнитопроводы электротехнических устройств изготавливают из ферромагнитных материалов?
3. Объяснить характер изменения индуктивного и полного сопротивления катушки с сердечником.
4. Как уменьшить потери энергии на гистерезис и вихревые токи?
5. Нарисовать и объяснить схему замещения катушки с сердечником.
6. Как определяются параметры схемы замещения и зависят ли они от подводимого напряжения?
7. Объяснить характер зависимостей 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415.

Библиографический список

1. Касаткин А.С., Немцов С.В. Электротехника. М.: Высш. шк., 2000. С.170-175, 182-194.
2. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. М.: Высш.шк., 2000. С.69-73, 81-86, 108-113.
3. Электротехника /Под ред. В.Г. Герасимова. М.:Высш. шк., 1985. С. 173-186, 199-213.
4. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1987. С.233-244.
5. Общая электротехника /Под ред.А.Т.Блажкина. Л.: энергоатомиздат, 1976. С.175-186, 179-201.
6. Борисов Ю.М.,Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1975.

Работа № 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы: 1) ознакомиться с устройством и принципом действия однофазного трансформатора;
2) изучить режимы работы и методику опытного определения основных параметров трансформаторов.

Пояснения к работе

Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, но той же частоты.
Основными конструктивными элементами трансформатора являются магнитопровод и обмотки. Магнитопровод служит для усиления основного магнитного потока и обеспечения магнитной связи между обмотками.
В работе рассматривается двухобмоточный силовой трансформатор. Первичная обмотка подключается к источнику переменного тока с напряжением 13 EMBED Equation.3 1415, а вторичная – к потребителю. Ток 13 EMBED Equation.3 1415, возникающий в первичной обмотке, создает переменный магнитный поток 13 EMBED Equation.3 1415, который, сцепляясь с витками обмоток, индуцирует в них ЭДС с действующими значениями: 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 - амплитуда магнитного потока: 13 EMBED Equation.3 1415 - частота переменного тока; 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 - число витков обмоток.
Уравнения электрического состояния трансформатора для первичной и вторичной цепей имеют вид:
13 EMBED Equation.3 1415;
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 – активные сопротивления обмоток; 13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415 – индуктивные сопротивления рассеяния обмоток.
Уравнения магнитного состояния трансформатора имеют вид:
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415 ток первичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода.
Коэффициент трансформации определяется по формуле
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415 – напряжение на зажимах вторичной обмотки в режиме холостого хода.

Домашнее задание

Изучить конструкцию и принцип действия однофазного трансформатора. Проанализировать уравнения электрического и магнитного состояний; уяснить принципы построения упрощенных векторных диаграмм и схем замещений. Выяснить назначение опытов холостого хода и короткого замыкания, а также, какие потери мощности при этом возникают и как рассчитывается КПД. Уметь объяснить внешние характеристики трансформатора. Ознакомиться с устройством и принципом действия автотрансформатора и измерительных трансформаторов.

Приборы и оборудование

Работа выполняется на универсальном стенде, где установлены лабораторный автотрансформатор 13 EMBED Equation.3 1415 и измерительные приборы, однофазный двухобмоточный трансформатор 13 EMBED Equation.3 1415, реостат 13 EMBED Equation.3 1415. Комплект электропроводов располагается на столе.

План работы

Провести опыт нагрузки. 1. Собрать электрическую цепь по предложенной схеме (рис.19).
2. Включить питание и установить с помощью автотрансформатора по вольтметру PV1 номинальное напряжение на первичной обмотке 13 EMBED Equation.3 1415 В.


Рис. 19

3. Изменяя с помощью реостата Rн ток нагрузки от нуля до номинального значения (13 EMBED Equation.3 1415 А) при 13 EMBED Equation.3 1415 В=13 EMBED Equation.3 1415, измерить токи первичной 13 EMBED Equation.3 1415 и вторичной 13 EMBED Equation.3 1415 обмоток, мощность 13 EMBED Equation.3 1415, потребляемую трансформатором, а также напряжение вторичной обмотки 13 EMBED Equation.3 1415. При проведении опыта ток вторичной обмотки менять с шагом 1,0 А Результаты измерений занести в табл.6.
Таблица 6
Измеренные величины
Вычисленные
величины

13 EMBED Equation.3 1415,
В
13 EMBED Equation.3 1415,
А
13 EMBED Equation.3 1415,
Вт
13 EMBED Equation.3 1415,
В
13 EMBED Equation.3 1415,
А
13 EMBED Equation.3 1415,
Вт
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

4. Снизить автотрансформатором напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 до нуля, отключить питание.
5. По данным опыта вычислить мощность нагрузки 13 EMBED Equation.3 1415, коэффициент мощности 13 EMBED Equation.3 1415, КПД трансформатора 13 EMBED Equation.3 1415 по формулам: 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415.
6. Построить внешнюю характеристику 13 EMBED Equation.3 1415 и зависимости 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415.

Провести опыт холостого хода. 1. Для выполнения этого опыта отключить от вторичной обмотки нагрузку (реостат Rн) и амперметр 13 EMBED Equation.3 1415.
2. Включить питание и установить напряжение на первичной обмотке 13 EMBED Equation.3 1415 В.
3. Измерить ток холостого хода 13 EMBED Equation.3 1415 напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 и мощность 13 EMBED Equation.3 1415, потребляемую трансформатором. Результаты измерений занести в табл. 7.
Таблица 7
Измеренные величины
Вычисленные
величины

13 EMBED Equation.3 1415, В
13 EMBED Equation.3 1415, В
13 EMBED Equation.3 1415, А
13 EMBED Equation.3 1415, Вт
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415


4. Снизить автотрансформатором напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 до нуля, отключить питание.
5. По данным опыта вычислить коэффициент мощности 13 EMBED Equation.3 1415, коэффициент трансформации 13 EMBED Equation.3 1415. Результаты вычислений занести в табл. 7.
Провести опыт короткого замыкания.
1. Создать режим короткого замыкания трансформатора, замкнуть вторичную обмотку на амперметр (рис. 20); подключить к первичной обмотке вольтметр с меньшим пределом измерений (50 или 75 В).
2. Включить питание и установить на первичной обмотке напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 так, чтобы ток 13 EMBED Equation.3 1415 имел номинальное значение 4 А, соответствующее данному трансформатору. Измерить 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415 и занести результаты в табл.8.
3. Снизить автотрансформатором напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 до нуля, отключить питание.
4. По данным опыта вычислить 13 EMBED Equation.3 1415 и сопротивления: полное 13 EMBED Equation.3 1415,



Рис. 20

активное 13 EMBED Equation.3 1415 и реактивное 13 EMBED Equation.3 1415. Результаты вычислений занести в табл. 8.
Таблица 8
Измеренные величины
Вычисленные величины

13 EMBED Equation.3 1415,
В
13 EMBED Equation.3 1415,
А
13 EMBED Equation.3 1415,
Вт
13 EMBED Equation.3 1415,
А
13 EMBED Equation.3 1415,
Ом
13 EMBED Equation.3 1415,
Ом
13 EMBED Equation.3 1415,
Ом
13 EMBED Equation.3 1415


Контрольные вопросы

1. Устройство и принцип действия трансформатора.
2. Записать и объяснить формулы ЭДС и уравнения электрического и магнитного состояний трансформатора.
3. Что такое «коэффициент трансформации»?
4. Нарисовать и объяснить схему замещения нагруженного трансформатора.
5. Как проводятся опыты холостого хода и короткого замыкания?
6. Объяснить причины и характер изменения напряжения вторичной обмотки при изменении нагрузки.
7. Как определяется КПД силовых трансформаторов?
8. Объяснить особенности конструкции и принципа действия автотрансформаторов.

Библиографический список

1. Касаткин А.С., Немцов С.В. Электротехника. М.: Высш. шк., 2000. С. 196-216, 222-225.
2. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. М.: Высш.шк., 2000. С. 182-188, 193-196.
3. Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника. М.: Высш.школа, 1984. С.135-162, 170-174.
4. Волынский Б.А., Зейн Е.И., Шатерников В.Е. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1987. С.297-317.
5. Общая электротехника /Под ред. А.Т.Блажкина. М.: Энергоатомиздат, 1986. С.262-277, 280-289.
6. Электротехника /Под ред. В.Г.Герасимова, М.: Высш.школа, 1985. С.237-248, 251-252, 253-261.
7. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1985. С.301-321, 326-342.

Работа № 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ.

Цели работы: 1.Изучить устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором;
2. Ознакомиться с методом непосредственного пуска двигателя и измерить пусковой ток;
3. Снять рабочие характеристики двигателя и на их основе дать оценку двигателя.

Пояснения к работе

Трехфазный асинхронный двигатель, предназначенный для преобразования энергии переменного тока в механическую энергию, состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора. Статор двигателя представляет собой полый цилиндр, собранный из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. На внутренней поверхности цилиндра имеются пазы. В них уложена трехфазная обмотка, выполненная из изолированного провода. Она состоит из трех отдельных катушек – обмоток фаз, оси которых сдвинуты относительно друг друга на 13 EMBED Equation.3 1415. Обмотки фаз соединяются между собой «звездой» или «треугольником».
Короткозамкнутый ротор представляет собой цилиндрический сердечник, собранный как и статор из листов электротехнической стали. В пазах сердечника уложена обмотка ротора, состоящая из медных или алюминиевых стержней, которые соединяются торцевыми кольцами и образуют цилиндрическую клетку – так называемую «беличью клетку». Ротор укрепляется на валу и помещается внутри статора с минимальным воздушным зазором. При включении двигателя в сеть в каждой фазе статорной обмотки будет создаваться магнитный поток, изменяющийся с частотой питающей сети. При этом потоки отдельных фаз оказываются сдвинутыми относительно друг друга на угол 13 EMBED Equation.3 1415 как во времени, так и в пространстве. В этих условиях результирующий магнитный поток оказывается вращающимся. Он вращается в пространстве с синхронной частотой вращения
13 EMBED Equation.3 1415, об/мин,
где 13 EMBED Equation.3 1415 - частота подводимого напряжения, Гц; 13 EMBED Equation.3 1415 - число пар полюсов двигателя (определяется по шифру двигателя). Для используемых в данной лабораторной работе асинхронных двигателей 13 EMBED Equation.3 1415.
Результирующий магнитный поток при своем вращении пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них ЭДС. Так как обмотка ротора замкнута, в ней возникает ток, который, взаимодействуя с результирующим магнитным потоком, создает электромагнитный момент двигателя. Под действием этого момента ротор вращается в сторону вращающегося магнитного потока двигателя, причем частота вращения ротора 13 EMBED Equation.3 1415 всегда меньше синхронной частоты вращения поля 13 EMBED Equation.3 1415.
Важнейшим показателем, характеризующим работу трехфазного асинхронного двигателя, является скольжение ротора:
13 EMBED Equation.3 1415.
Скольжение характеризует степень отставания частоты вращения ротора от частоты вращения магнитного поля и при номинальной нагрузке у современных двигателей составляет 2-6%. С ростом нагрузки скольжение увеличивается.
Трехфазный асинхронный двигатель имеет электромагнитный момент, величина которого определяется по формуле
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415 - подводимое к двигателю напряжение, 13 EMBED Equation.3 1415 - активное сопротивление, 13 EMBED Equation.3 1415 - приведенное активное сопротивление ротора, 13 EMBED Equation.3 1415 - индуктивное сопротивление короткого замыкания двигателя, 13 EMBED Equation.3 1415 - угловая частота вращения магнитного поля статора.
Из формулы электромагнитного момента асинхронного двигателя 13 EMBED Equation.3 1415 видно, что он пропорционален квадрату подводимого напряжения и зависит от скольжения. Причем имеется такое скольжение ротора, при котором двигатель развивает максимальный (критический) момент 13 EMBED Equation.3 1415. Момент на валу двигателя определяется как 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 - момент холостого хода двигателя, которым нередко можно пренебречь.
Свойства двигателя оценивают по механическим и рабочим характеристикам. Механическая характеристика двигателя – это зависимость частоты вращения ротора от момента 13 EMBED Equation.3 1415 (рис. 21). Она может быть построена с помощью формулы для электромагнитного момента 13 EMBED Equation.3 1415 или снята экспериментально.



Рис. 21

Рабочие характеристики – это зависимости частоты вращения 13 EMBED Equation.3 1415, скольжения 13 EMBED Equation.3 1415, вращающего момента 13 EMBED Equation.3 1415, тока статора 13 EMBED Equation.3 1415, коэффициента мощности 13 EMBED Equation.3 1415 и КПД 13 EMBED Equation.3 1415 от полезной мощности 13 EMBED Equation.3 1415 на валу двигателя при неизменных напряжении 13 EMBED Equation.3 1415 и частоты сети 13 EMBED Equation.3 1415. В данной работе эти характеристики снимаются экспериментально и позволяют оценить рабочие свойства двигателя в номинальном и других режимах.
Трехфазные асинхронные двигатели являются наиболее распространенными электрическими двигателями. Они просты по конструкции, дешевы, надежны в эксплуатации, экономичны. К недостаткам этих двигателей относятся, прежде всего, большой пусковой ток и трудность регулирования частоты вращения ротора.

Домашнее задание

По учебникам и конспектам ознакомиться с конструкцией и принципом действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Зарисовать в отчет конструктивную схему двигателя. Обратить внимание на условие возбуждения вращающегося магнитного поля двигателя и асинхронное вращение ротора относительно этого поля.
Уяснить, почему скольжение возрастает с увеличением нагрузки на валу. Определить величину скольжения для холостого хода номинального, критического и пускового режимов.
Изучить процесс преобразования энергии в асинхронном двигателе. Ознакомиться со схемой замещения. Уметь анализировать механическую и рабочие характеристики.
Ознакомиться с возможными способами регулирования частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей и с особенностями их пуска.
Оценить достоинства и недостатки конструкции двигателей и указать область их применения.

Приборы и оборудование

Работа выполняется на универсальном стенде, в котором смонтированы лабораторный автотрансформатор, выпрямитель, ламповая нагрузка, коммутационная аппаратура и необходимые приборы. Электрическая цепь стенда представлена на рис. 22.
Трехфазный асинхронный двигатель М расположен за стендом. В качестве нагрузки двигателя используется генератор постоянного тока независимого возбуждения G, соединенный с двигателем муфтой. Генератор нагружается ламповым реостатом EL1 – EL7. Регулирование тока возбуждения генератора осуществляется лабораторным автотрансформатором Т, во вторичную цепь которого включен мостовой выпрямитель 13 EMBED Equation.3 1415.

На стенде установлены приборы переменного тока РА1, РА2, РW для измерения фазных величин тока 13 EMBED Equation.3 1415, пускового тока 13 EMBED Equation.3 1415, мощности 13 EMBED Equation.3 1415, а также приборы постоянного тока РV2, РА4, РА3 для измерения напряжения 13 EMBED Equation.3 1415, тока 13 EMBED Equation.3 1415 и тока возбуждения 13 EMBED Equation.3 1415 генератора, причем показания амперметра РА3 не используются.

Рис. 22


Частота вращения ротора двигателя измеряется дистанционным тахометром, не показанном на схеме. Тахометр имеет поправочный коэффициент 2/3, на которые умножаются его показания. Цена наименьшего деления тахометра составляет 20 об/мин.

План работы

1. Ознакомится с конструкцией асинхронного двигателя, записать основные технические данные двигателя и измерительных приборов.
2. Собрать электрическую цепь, установив штыревую часть разъема № 7 в гнездовую часть, расположенную на торце стенда. Установить движок автотрансформатора в нулевое положение. Замкнуть гнезда XS1 и XS2 амперметра РА1 проводом.
3. Включить трехфазное напряжение на щитке.
4. Пакетным выключателем Q1 на стенде осуществить пуск двигателя и определить величину пускового тока по амперметру РА2.
5. Разомкнуть амперметр РА1. Автотрансформатором плавно увеличить напряжение генератора до номинального 13 EMBED Equation.3 1415=110 В, контролируя его по вольтметру РV2. Снять показания приборов при отключенной ламповой нагрузке. Фазное напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 не измеряется, так как считается постоянным 13 EMBED Equation.3 1415=130 В.
6. Увеличивая ламповую нагрузку генератора до максимальной и поддерживая напряжение генератора постоянным, снять показания приборов (5-7 измерений). Данные измерений записать в таблицу 9.
Таблица 9

Измеренные величины
Вычисленные величины


п/п
I1ф,
А
Р1ф,
Вт
n2,
мин-1
UГ,
В
IГ,
В
РГ,
В

Р2,
Вт
М,
Нм
s
Р1,
Вт
(ДВ
cos(1


7. Выключить нагрузку, уменьшить напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 до нуля, отключить двигатель от сети.
8. по данным опыта:
а) вычислить 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415;
б) построить механическую характеристику 13 EMBED Equation.3 1415;
в) построить в одних осях графики рабочих характеристик 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415;
г) сделать краткие выводы по результатам работы.

Формулы для расчета

Р=U*I- мощность генератора;
13 EMBED Equation.3 1415 - мощность на валу двигателя;
13 EMBED Equation.3 1415 - КПД генератора (определяется по кривой, приведенной на рабочем месте);
13 EMBED Equation.3 1415- угловая частота вращения ротора;
13 EMBED Equation.3 1415 - вращающий момент двигателя
13 EMBED Equation.3 1415 - КПД двигателя;
13 EMBED Equation.3 1415 - электрическая мощность, потребляемая двигателем из сети;
13 EMBED Equation.3 1415 - коэффициент мощности двигателя

Контрольные вопросы

1. Объясните устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
2. Какими достоинствами и недостатками обладает трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?
3. Дать характеристику магнитного поля асинхронного двигателя.
4. Как осуществить реверс двигателя?
5. Что такое режим идеального хода в двигателе?
6. Почему ток холостого хода асинхронного двигателя больше тока холостого хода трехфазного трансформатора такой же мощности?
7. Чему равно скольжение в номинальном, критическом, пусковом режимах и при холостом ходе?
8. Показать на механической характеристике основные режимы работы асинхронного двигателя.
9. Перечислить и объяснить основные способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя.
10. В чем особенности пускового режима асинхронного двигателя?
11. Перечислить и сравнить различные способы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
12. Объяснить особенности рабочих характеристик асинхронного двигателя.
13. Где используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором?

Библиографический список

1. Касаткин А.С., Немцов С.В. Электротехника. М.: Высш. шк., 2000. С. 417-460,522-524.
2. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. М.: Высш.шк., 2000. С. 199-230.
3. Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника. М.: Высш.шк., 1984. С. 257-292.
4. Волынский Б.А., Зейн Е.И., Шатерников В.Е. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1987. С. 382-423.
5. Общая электротехника /Под ред. А.Т.Блажкина. М.: Энергоатомиздат, 1986. С. 289-320, 330-336, 341-342.
6. Электротехника /Под ред. В.Г.Герасимова, М.: Высш.школа, 1985. С. 348-357, 387-406.
7. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1985. С.401-449, 455-457.
8. Рекус Г.Г., Чесноков В.Н. Лабораторные работы по электротехнике и основам электроники. М.: Высш. шк., 1989. С. 154-169.

Работа № 7. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Цели работы: 1) ознакомиться с устройством и принципом действия, пуском в ход и способами регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения;
2) изучить основные характеристики двигателя и методику их снятия.

Пояснения к работе

Двигатель постоянного тока служит для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую энергию. Двигатель параллельного возбуждения, как и другие электрические машины постоянного тока, состоит из двух основных частей: неподвижной - статора и вращающейся – ротора.
Статор представляет собой стальной корпус – станину, на внутренней цилиндрической поверхности которого укреплены сердечники полюсов с полюсными наконечниками. На сердечники надеты катушки, составляющие обмотку возбуждения, подключенную к источнику постоянного тока. Обмотка возбуждения расположена на главных (основных) полюсах и создает основной магнитный поток двигателя. Кроме главных полюсов на станине могут быть дополнительные полюса, предназначенные для улучшения коммутации.
Ротор состоит из якоря и коллектора, которые крепятся на одном валу и в механическом отношении составляют одно целое. Якорь представляет собой цилиндрический сердечник, собранный из листов электротехнической стали для снижения магнитных потерь. В его пазах уложена обмотка, выполненная из отдельных секций соединенных между собой и с коллекторными пластинами.
Коллектор представляет собой цилиндр, составленный из отдельных медных пластин, изолированных друг от друга и от вала якоря. На коллектор накладываются неподвижные графитовые (медно-графитовые) щетки, посредством которых осуществляется соединение обмотки якоря с источником постоянного тока. Коллектор и щетки предназначены для изменения направления тока в проводниках обмотки якоря при их переходе из зоны магнитного полюса одной полярности (например, северного полюса) в зону полюса другой полярности – (южного полюса). Благодаря этому сохраняется неизменным направление вращения якоря.
При подключении двигателя к источнику постоянного тока в обмотках возбуждения и якоря появляются токи (13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415) В результате взаимодействия тока якоря с магнитным потоком, создаваемым обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент вращения:
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415 - коэффициент, зависящий от конструктивных параметров двигателя; 13 EMBED Equation.3 1415 - ток якоря; 13 EMBED Equation.3 1415 - магнитный поток машины.
Полезный вращающий момент на валу двигателя М меньше электромагнитного момента на величину потерь холостого хода 13 EMBED Equation.3 1415, обусловленного механическими и магнитными потерями.
13 EMBED Equation.3 1415.
В установившемся режиме момент вращения равен тормозному моменту
13 EMBED Equation.3 1415.
При вращении якоря проводники его пересекают магнитное поле и в них наводится ЭДС 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 - частота вращения якоря; 13 EMBED Equation.3 1415 - величина постоянная для данной машины.
Так как ЭДС направлена против тока якоря, то ее называют противо-ЭДС.
Подведенное напряжение 13 EMBED Equation.3 1415 уравновешивает противо-ЭДС и падение напряжения в якоре
13 EMBED Equation.3 1415,
откуда ток якоря 13 EMBED Equation.3 1415.
В момент включения двигателя в сеть, когда он еще не вращается, противо–ЭДС равна 0, поэтому пусковой ток может достигнуть большой величины, опасной для обмотки якоря. Для уменьшения пускового тока последовательно с якорем включается пусковой реостат 13 EMBED Equation.3 1415, который ограничивает ток якоря при пуске двигателя 13 EMBED Equation.3 1415.
Для изменения направления вращения двигателя необходимо изменить направление тока в обмотке якоря или в обмотке возбуждения путем переключения концов обмоток.
Частота вращения двигателя параллельного возбуждения определяется по выражению
13 EMBED Equation.3 1415,
из которого видно, что регулировать частоту вращения ротора можно тремя способами: изменяя подводимое напряжение, сопротивление цепи якоря или же величину магнитного потока полюсов.
Важнейшими характеристиками являются механическая 13 EMBED Equation.3 1415 и рабочие характеристики.
Рабочими характеристиками двигателя называются зависимости частоты вращения, тока якоря, момента машины и КПД от мощности на валу машины 13 EMBED Equation.3 1415: 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415. Для полноты оценки двигателя дополнительно снимают характеристику холостого хода 13 EMBED Equation.3 1415 и регулировочную характеристику 13 EMBED Equation.3 1415. Все эти характеристики позволяют провести анализ работы машины и дать экономическую оценку ее работе.

Домашнее задание

Изучить назначение, область применения, а также устройство и принцип действия двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.
Изучить особенности пуска двигателя, способы регулирования частоты вращения, при этом уяснить роль противо-ЭДС и принцип саморегулирования машины.
Уяснить энергетические процессы преобразования электрической энергии в механическую энергию вращения якоря двигателя.
Провести анализ механической и рабочих характеристик двигателя.


Приборы и оборудование.

Работа выполняется на универсальном стенде (рис. 23). В качестве нагрузки двигателя постоянного тока М1 используется трехфазный асинхронный двигатель М2, работающий в режиме динамического тормоза. Чтобы асинхронный двигатель функционировал как тормоз,



Рис. 23

его статорная обмотка питается постоянным током от мостового выпрямителя, включенного во вторичную цепь автотрансформатора Т. Вращая движок автотрансформатора, устанавливают ток тормоза 13 EMBED Equation.3 1415 и, тем самым, задают необходимый тормозной момент на валу двигателя. Для измерения тока тормоза используется амперметр РА1. Автотрансформатор включается в сеть переменного тока выключателем Q1.
В цепь якоря исследуемого двигателя М1 включен пусковой реостат 13 EMBED Equation.3 1415, в цепь обмотки возбуждения - регулировочный реостат 13 EMBED Equation.3 1415 и амперметр РА3, измеряющий ток возбуждения. Двигатель включается в сеть постоянного тока выключателем Q2. Напряжение сети U измеряется вольтметром PV, а ток двигателя 13 EMBED Equation.3 1415 - амперметром РА4.
Электрическая цепь стенда представлена на рис. 23. Частота вращения двигателя измеряется тахометром, не показанном на схеме. Шкала данного прибора отградуирована в об/мин (с коэффициентом 2/3).

План работы

1. Ознакомиться с конструкцией двигателя и схемой универсального стенда, записать технические данные двигателя.
2. Собрать электрическую цепь, установив штыревую часть разъема № 11 в гнездовую часть на схеме.
3. Пустить в ход двигатель, для чего:
- установить пусковой реостат 13 EMBED Equation.3 1415 в положение «стоп»;
- регулировочный реостат 13 EMBED Equation.3 1415 в цепи возбуждения полностью вывести (13 EMBED Equation.3 1415min);
- включить автомат в цепи переменного тока и пакетный выключатель в цепи постоянного тока на лабораторном щите, а также пакетный выключатель Q2 на универсальном стенде;
- постепенно выводя пусковой реостат, пустить в ход двигатель.
4. Снять характеристику холостого двигателя. Опыт производится при постоянном номинальном напряжении и отключенном выключателе переменного напряжения на универсальном стенде.
Изменяя ток возбуждения от наибольшего значения до значения, при котором частота вращения будет составлять 130% от номинальной, измерять частоту вращения электрическим тахометром (5-6 отсчетов). Полученные данные занести в табл. 10.
Таблица 10

п/п
13 EMBED Equation.3 1415,
А
13 EMBED Equation.3 1415,
мин-1
Примечания

5. Снять рабочие характеристики двигателя. Опыт проводится при постоянном номинальном напряжении и постоянном токе возбуждения двигателя.
Убедиться, что движок лабораторного автотрансформатора установлен на нулевом положении, включить выключатель Q1 переменного тока на универсальном стенде.
Увеличивая с помощью автотрансформатора ток в статоре асинхронной машины 13 EMBED Equation.3 1415 от 0 до 5 А, снять показания приборов (6-7 отсчетов). Полученные результаты внести в табл. 11.
Таблица 11

п/п
Измеренные
величины
Вычисленные величины


U,
B
IД,
А
Iв,
А
n,
мин-1
IT,
A
IЯ,
A
Е,
В
МЭМ,
Н*м
М,
Н*м
Р1,
Вт
(Р0,
Вт
(РЯ,
Вт
((Р,
Вт
РЯ,
Вт
(


6. Снять регулировочную характеристику. Изменяя ток в статоре асинхронного двигателя 13 EMBED Equation.3 1415 от 0 до 5 А и поддерживая неизменной частоту вращения 13 EMBED Equation.3 1415 при Uн, снять показания приборов (5-5 отсчетов). Полученные результаты внести в табл. 12.
Таблица 12

п/п
Измеренные величины
Вычисленные
величины
Примечание


IД,
А
Iв,
А
n,
мин-1
IЯ,
A



7. Вывести реостат 13 EMBED Equation.3 1415 в положение 13 EMBED Equation.3 1415min, движок автотрансформатора установить в нулевое положение. Установить пусковой реостат 13 EMBED Equation.3 1415 в положение «стоп». Отключить пакетные выключатели на универсальном стенде и лабораторном щитке.
8. По данным таблиц 8-10 построить характеристику холостого хода 13 EMBED Equation.3 1415, рабочие характеристики 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, механическую 13 EMBED Equation.3 1415 и регулировочную 13 EMBED Equation.3 1415.
9. На основании характеристик оценить свойства двигателя.

Формулы для расчета

Ток якоря двигателя 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 - ток двигателя, 13 EMBED Equation.3 1415 - ток возбуждения двигателя.
Противо-ЭДС якоря двигателя 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 - напряжение на двигателе, 13 EMBED Equation.3 1415 - сопротивление цепи якоря двигателя (указано на рабочем месте).
Электромагнитный момент двигателя 13 EMBED Equation.3 1415, момент на валу 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 - момент холостого хода (определяется при 13 EMBED Equation.3 1415).
Коэффициент полезного действия двигателя 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 - электрическая мощность, потребляемая двигателем из сети; 13 EMBED Equation.3 1415 - мощность на валу (полезная мощность):
13 EMBED Equation.3 1415,
где 13 EMBED Equation.3 1415 - суммарная мощность потерь; 13 EMBED Equation.3 1415 сумма потерь на возбуждение, магнитных и механических потерь, которые для двигателя параллельного возбуждения принимается постоянной и определяется из опыта холостого хода
13 EMBED Equation.3 1415;
13 EMBED Equation.3 1415 - мощность электрических потерь в якоре (переменные потери).


Контрольные вопросы

1. Объяснить устройство и принцип действия двигателя параллельного возбуждения.
2. Как классифицируются двигатели постоянного тока по способу возбуждения?
3. Как возникает электромагнитный момент двигателя?
4. Что такое реакция якоря и коммутация машины постоянного тока?
5. Объясните процесс пуска двигателя в ход.
6. Какими способами можно регулировать частоту вращения двигателя параллельного возбуждения и каковы преимущества и недостатки каждого из них?
7. Объясните процесс саморегулирования двигателя.
8. Как производится реверсирование двигателя?
9. Объясните характеристики двигателя: характеристику холостого хода 13 EMBED Equation.3 1415, рабочие характеристики 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, 13 EMBED Equation.3 1415, механическую 13 EMBED Equation.3 1415 и регулировочную 13 EMBED Equation.3 1415.
10. Сделать оценку двигателя, укажите преимущества и недостатки двигателя параллельного возбуждения.

Библиографический список

1. Касаткин А.С., Немцов С.В. Электротехника. М.: Высш. шк., 2000. С. 377-395, 404-410,522-524.
2. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники. М.: Высш.шк., 2000. С. 239-260, 269-277.
3. Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника. М.: Высш.шк., 1984. С. 300-321.
4. Волынский Б.А., Зейн Е.И., Шатерников В.Е. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1987. С. 332-351, 359-381.
5. Общая электротехника /Под ред. А.Т.Блажкина. М.: Энергоатомиздат, 1986. С. 364-384, 389-393, 395-399, 401-403.
6. Электротехника /Под ред. В.Г.Герасимова, М.: Высш.школа, 1985. С. 358-368, 373-380,384-385.
7. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1985. С.342-355, 367-387.
8. Рекус Г.Г., Чесноков В.Н. Лабораторные работы по электротехнике и основам электроники. М.: Высш. шк., 1989. С. 172-184.








13PAGE 15


13PAGE 144215





Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativePEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeРис15 вариант2Equation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 16673460
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий