Домашнее расчетное задание
1. Построить графики напряжения по нагрузке для всех исследованных схем.
2. При входном напряжении из п.3 лабораторного задания рассчитать для однополупериодного и двухполупериодного выпрямителя величину углов ωt1, ωt2 и постоянную составляющую напряжения U0 на резистивной нагрузке R20 при шунтировании ее емкостью С11. Сравнить результаты расчета с экспериментальными результатами.
3. Для исследования схем выпрямителей определить по экспериментальным данным Umax, Umin, U0, I0/I, коэффициент пульсаций Кп и сделать выводы о свойствах выпрямителей и сглаживающих цепей.
4. Используя частоту и напряжение сигнала из п. 14, рассчитать и построить спектр напряжения на выходе диодного моста двухполупериодного выпрямителя. Рассчитать коэффициент передачи сглаживающего П-образного ФНЧ на постоянном напряжении и второй гармонике сигнала.
Библиографический список.
1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. – М.: Гардарики, 1999. – 638 с.
2. Бессонов Л.А. Нелинейные электрические цепи. – М.: Высшая школа, 1977. – 256 с.
Лабораторная работа № 13 Исследование нелинейной феррорезонансной цепи
1. Краткое содержание и цель работы.
Исследование феррорезонансной цепи, содержащий конденсатор и нелинейную индуктивную катушку с ферромагнитным сердечником. Работа включает опытное нахождение явления феррорезонанса , определение нелинейной вольтамперной характеристики (ВАХ) катушки, N-образной ВАХ феррорезонансной цепи, наблюдение триггерных эффектов, применение метода расчета по действующим значениям при анализе нелинейных цепей.
2. Основные положения теории.
Нелинейные феррорезонансные цепи содержат нелинейные индуктивности с ферромагнитными сердечниками, в которых в рабочих режимах на переменном токе наступает магнитное насыщение. При этом проявляется нелинейность вольтамперной характеристики катушки, происходят нелинейные искажения входного гармонического сигнала. При определенных условиях возможно возникновения феррорезонанса.
Феррорезонансом напряжений называют резонансный режим последовательной LC-цепи, при котором нулевой сдвиг фаз между током и входным напряжением достигается путем изменения тока в нелинейной индуктивности. Экспериментальная схема феррорезонансной цепи показана на рис.1. Катушка с ферромагнитным сердечником L9, конденсатор u С12=47нФ и измерительное сопротивление Rи=10 Ом образует последовательный контур. Входное напряжение может измеряться вольтметром переменного тока. Форма входного напряжения и тока в цепи контролируется осциллографом. Фазометр измеряет разность фаз между током и входным напряжением.
Рис.1. Схема эксперимента
График
вольтамперной характеристики нелинейной
катушки, измеренный по действующему
значению переменного напряжения и тока,
по казан на рис. 2. С увеличением тока
ферромагнитный сердечник насыщается,
а дифференциальное индуктивное
сопротивление катушки XLдиф=
уменьшается.
Значение емкости можно выбрать так, что линейный график UC(I) пересечет нелинейный график UL(I) в точке P. При этом | UL-UC |=0 ток по фазе совпадает с входным напряжением, входное напряжение минимально и имеет место феррорезонанс. На рис. 3 и 4 показаны векторные диаграммы напряжений и тока феррорезонансной цепи соответственно до и после резонанса. При малых потерях в катушке и измерительном сопротивлении график входного напряжения имеет заметный падающий участок 1-3 и в цепи наблюдается «триггерный эффект»: при увеличении входного напряжения ток скачком переходит из точки 1 в точку 2, а при уменьшении напряжения происходит скачок тока из точки 3 в точку 4.
Рис.2 Рис.3 Рис.4