5. Содержание отчета.

Отчет должен содержать:

1. Схемы проведения опытов.

2. Перечень оборудования и приборов с паспортными данными.

3. Расчетные формулы.

4. Уравнения равновесия напряжений в комплексной форме для последовательного и параллельного соединения катушек режима трансформатора.

5. Векторные диаграммы в комплексной плоскости, построенные по п.5.4.

6. Баланс мощностей для параллельного включения катушек.

7. Выводы по работе.

Вопросы.

1. От каких факторов зависит взаимная индуктивность двух катушек? Как определяется знак взаимной индуктивности?

2. Что характеризует коэффициент связи двух катушек и чему он равен?

3. Что такое согласное и встречное включение индуктивно-связанных катушек? Как определить характер их включения?

4. Для чего маркируют концы катушек?

5. Может ли быть активная мощность отрицательной при наличии индуктивной связи?

6. Может ли быть угол сдвига между током и напряжением больше в индуктивно-вязанных цепях?

Литература.

1. Нейман Л.Р. и Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники, Энергия, 1961г., ч.II, 3-7; 5-16.

Лабораторная работа № 7 Исследование четырехполюсника

1. Цель работы.

Определить расчетным и опытным путем параметры четырехполюсников, определить связь параметров каскадного соединения четырехполюсников с параметрами каждого из них входящих в состав каскада.

2. Основные теоретические положения.

Четырехполюсником называется сложная электрическая цепь, имеющая 2 входных и 2 выходных зажима. Если источник энергии и нагрузка подсоединены соответственно к входу и выходу 4-х полюсника, то такой 4-х полюсник называется проходным. Если внутри 4-х полюсника нет источников энергии, то такой 4-х полюсник называется пассивным. Если все элементы 4-х полюсника являются линейными, то такой 4-х полюсник называется линейным.

Схема проходного пассивного 4-х полюсника представлена на рис.1.

Рис.1

Для описания режимов работы 4-х полюсника необходимо установить связь между входными и выходными напряжениями и токами и . Если какие-либо 2 указанные величины считать заданными, то две другие величины будут связаны с ними системой 2 уравнений, которые называются уравнениями 4-х полюсника.

Основным видом уравнений 4-х полюсника будем считать следующую:

, (1)

где А, В, С, D – параметры 4-х полюсника.

Очевидно, что параметры 4-х полюсника зависят от схемы соединений и параметров составляющих 4-х полюсник элементов цепи, и полностью определяют сам 4-х полюсник.

Между параметрами 4-х полюсника существует следующее соотношение:

. (2)

Если поменять местами вход и выход 4-х полюсника, т.е. питать его со стороны выходных зажимов, то в уравнении (1) меняются местами А и D:

. (3)

Исходя из уравнения (2), можно утверждать, что только 3 параметра 4-х полюсника являются независимыми.

Параметры 4-х полюсника определяются из режимов холостого хода (х.х.) и короткого замыкания (к.з.) при питании со стороны входа и выхода (прямое и обратное включение).

При режиме холостого хода (т.е. ) со стороны входа из уравнения (1) имеем:

.

Тогда сопротивление холостого хода со стороны входа равно:

, (4)

где - напряжение и ток на входе 4-х полюсника в режиме холостого хода.

При режиме короткого замыкания (т.е. ) со стороны входа из уравнения (1) имеем ; .

Тогда сопротивление короткого замыкания со стороны входа равно:

. (5)

При питании со стороны выходных зажимов в режиме холостого хода и короткого замыкания, исходя из уравнения (3), будем иметь:

И тогда сопротивление холостого хода со стороны выходных зажимов:

(6)

и сопротивление короткого замыкания со стороны выходных зажимов:

. (7)

Решая совместно выражения (4), (5), (6) и (7) найдем

(8)

Выражения (8) позволяют определить первичные параметры А, В, С, D по сопротивлениям холостого хода и короткого замыкания.

Часто используют каскадное соединение 4-х полюсников, получая таким образом составной 4-х полюсник.

Рис.2

При таком соединении, очевидно, ток и напряжение входа к-того 4-х полюсника совпадает с током и напряжением выхода (к-1) 4-х полюсника.

Поэтому при каскадном соединении двух 4-х полюсников, параметры составного определяются следующим образом:

(9)

где и - соответственно параметры первого и второго каскадно соединенных 4-х полюсников, а А, В, С, D – параметры составного 4-х полюсника.

На практике удобнее пользоваться не параметрами А, В, С, D, а другими, имеющими отчетливый физический смысл. Их называют вторичными или характеристическими параметрами. Так как любой пассивный проходной 4-х полюсник определяется тремя независимыми параметрами, то и характеристических параметров тоже должно быть три.

Во-первых, вводят в рассмотрение характеристические сопротивления входа и выхода . Они выбраны таким образом, что при подключении к выходным зажимам сопротивления нагрузки равного характеристическому на входе 4-х полюсника входное сопротивление равно характеристическому сопротивлению входа:

т.е. имеем

.

Третьим характеристическим параметром выбирают меру передачи:

.

Характеристическое сопротивление входа , характеристическое сопротивление выхода и мера передачи являются тремя характеристическими параметрами 4-х полюсника, которые полностью характеризуют 4-х полюсник и через них могут быть записаны уравнения 4-х полюсника.

Также используют для характеристики 4-х полюсника передаточные функции по напряжению и по току , которые определяются следующим образом:

.

Характеристические параметры и передаточные функции связаны с А-параметрами и параметрами режимов холостого хода и короткого замыкания следующими соотношениями:

(10)

мера передачи

(11)

Передаточные функции:

. (12)

Используя характеристические параметры уравнения 4-х полюсника, можно записать в виде:

. (13)