Скачати 198.48 Kb.
|
Зміст Порядок виконання роботи |
3. Лабораторна робота Дослідження впливу характеру опору на форму кривої струму в колах несинусоїдного струму 3.1. Мета роботи:
3.2. Обладнання і прилади:
3.3. Підготовчий етап лабораторної роботи включає вивчення теоретичного матеріалу [1 – с. 204-226, 2 – с.200-220] і виконання розрахункової частини. Результатом підготовчого етапу є:
3.4. Загальні відомості В електротехніці з різних причин можуть виникнути несинусоїдні періодичні струми та напруги (наявність в колі джерела, що виробляє несинусоїдну напругу; наявність в колі з джерелами синусоїдної напруги нелінійних елементів та ін.). Основою розрахунку таких кіл є розкладання функцій напруги і струму в тригонометричні ряди Фур’є: ![]()
Ряд Фур’є може також бути записаний у вигляді суми нульової гармоніки та синусоїдних складових з ненульовими початковими фазами:
Діюче значення несинусоїдної періодичної функції:
Несинусоїдні періодичні криві характеризують коефіцієнтами:
Усі несинусоїдні періодичні криві, з якими мають справу в електротехніці, поділяються на дві групи: криві геометрично правильної форми й криві неправильної форми. Ряди Фур’є для несинусоїдних періодичних кривих геометрично правильної форми наведені в довідковій літературі (або в підручниках). Несинусоїдні періодичні криві неправильної форми розкладаються в ряд Фур’є графоаналітичним методом. Останній полягає у заміні інтегралів (3.2), (3.3), (3.4) сумою кінцевого числа доданків. Для цього період функції 2 поділяють на n рівних інтервалів, кожен інтервал - ![]() Таким чином, амплітуда нульової гармоніки дорівнює:
де p – поточний індекс; p=1n; ![]() ![]() ![]() Амплітуди синусоїдної та косинусоїдної складових k-ї гармоніки відповідно:
де ![]() ![]() ![]() Періодичні несинусоїдні криві можуть мати ті чи інші види симетрії, що спрощує їх розкладання в ряд Фур’є, бо ті чи інші гармоніки виключаються з ряду (див. табл.11). Таблиця 11 – Види симетрії
Розглянемо приклад графоаналітичного розкладання кривої ![]() ![]() Р ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Таблиця 12 - Розкладання в ряд Фур’є функції ![]()
Знайдемо ![]() ![]() ![]() Таким чином, ряд Фур’є має вигляд ![]() Розрахунок електричних кіл з періодичними несинусоїдними джерелами енергії Треба відзначити, що кола з несинусоїдними джерелами енергії розраховують методом накладання. Порядок розрахунку наступний:
де ![]()
Розглянемо розрахунок електричних кіл з періодичними несинусоїдними напругами на вході на прикладі схем рис.3.5, що досліджуються в роботі. ![]() ![]() Нехай несинусоїдна вхідна напруга має форму трикутника (рис.3.2).
![]() ![]()
![]() ![]() Розрахунок схеми, що має активно-індуктивний характер (рис.3.5,б), проводимо наступним чином:
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
![]() ![]() ![]()
![]() ![]() Розрахунок схеми, що має активно-ємнісний характер (рис.3.5,б):
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
![]() ![]() ![]()
![]() ![]() Якщо вхідна напруга має прямокутну форму, то методика розрахунку миттєвих значень струмів залишається без змін, тільки вхідна напруга матиме вигляд: ![]() 3.5. ^ Роботу виконують відповідно до вихідних даних, що наведені в табл.13, 14, за номером стенду. Але слід відзначити, що вихідні дані можуть бути відкориговані викладачем з метою отримання більш характерної форми несинусоїдної кривої на екрані осцилографа (примітка: для виконання експериментальної частини роботи треба мати кальку). 3.5.1. Знайомство з роботою осцилографа Ввімкнути осцилограф і за інструкцією ознайомитися з його роботою, з призначенням ручок керування, що виведені на лицьову панель приладу. Перевірити баланс і калібрування за часом та амплітудою. Ручки вертикального та горизонтального калібрування в ході роботи повинні бути встановлені в положення, що забезпечують можливість і зручність вимірювань. 3.5.2 Отримання несинусоїдного струму (експеримент 1) 3 ![]() Встановити величини U, f синусоїдної напруги кола відповідно до вихідних даних, що наведені у табл.13, за номером стенду. Ці величини встановлюють за допомогою мультиметра, який під’єднують до входу кола. 3.5.2.2. Під’єднати осцилограф до входу кола і виміряти величини U, f (стале зображення кривої та її необхідний розмір отримують за допомогою ручок керування „Усиление Y”, „Длительность развертки”, „Стабильность”, „Уровень”). Порівняти результати з встановленими за допомогою мультиметра. Зарисувати криву вхідної напруги з екрана осцилографа на кальку. Масштаби зображення по осях Y та X повинні бути підібрані так, щоб крива займала не менше 0,75 площі екрана. Записати масштаби за напругою і часом. 3.5.2.3. Під’єднати осцилограф до опору R1 й зарисувати криву несинусоїдної напруги uR1(t) за методикою пункту 3.5.2.2. Примітка. Величини U, f можуть корегуватися викладачем. Таблиця 13 – Вихідні дані експерименту 1
3.5.3. Експериментальна перевірка впливу характеру кола на форму струму при несинусоїдній вхідній напрузі (експеримент 2) 3.5.3.1. Зібрати електричні коло (рис.3.5, а). Значення U , f, R2, а також форму напруги взяти з табл.14 відповідно до свого варіанта. Опір R1 для всіх варіантів – це опір R01 з елементів набірного поля. 3.5.3.2. Під’єднати осцилограф до входу кола і отримати на екрані стале зображення несинусоїдної вхідної напруги; зарисувати криву з екрану осцилографа на кальку (вхідна напруга однакова для усіх схем 3.5). Записати масштаби за напругою і часом. Під’єднати осцилограф до опору R1 і зарисувати криву несинусоїдної напруги uR1(t). Записати масштаби за напругою і часом. 3 ![]() табл. 14 відповідно до свого варіанта. Під’єднати осцилограф до опору R1 і зарисувати криву несинусоїдної напруги uR1(t). Записати масштаби за напругою і часом. 3.5.3.3. Зібрати електричні коло (рис.3.5, в). Значення C взяти з табл.14 відповідно до свого варіанта. Під’єднати осцилограф до опору R1 і зарисувати криву несинусоїдної напруги uR1(t). Записати масштаби за напругою і часом. Таблиця 14 – Вихідні дані експерименту 2
3.6. Обробка експериментальних даних 3.6.1. Розкласти криву несинусоїдного напруги uR1(t), що отримана в пункті 3.5.2.3, графоаналітичним методом в ряд Фур’є (обмежуємося трьома членами ряду). Записати ряд Фур’є для струму цього кола i(t) (ряд Фур’є i(t) отримується з ряду Фур’є uR1(t) шляхом ділення амплітуд гармонік ![]() 3.6.2. За даними пункту 3.5.3 аналітично розрахувати i(t) для всіх схем 3.5 ( ![]() Примітка. Кальки повинні бути в кожному звіті. 3.7. Контрольні запитання 1. Причини виникнення у електричних колах несинусоїдних струмів і напруг. 2. Який фізичний смисл постійної складової тригонометричного ряду Фур’є? 3. У чому полягає графоаналітичний метод розкладання несинусоїдної функції напруги чи струму в тригонометричні ряди Фур’є? 4. Як встановити діючі значення несинусоїдної величини? Якими коефіцієнтами характеризують несинусоїдні струми та напруги? 5. Як визначають опір індуктивності та ємності для окремих гармонік? Як впливає характер опору на форму кривої струму при несинусоїдній напрузі? 5. Порядок розрахунку кіл з несинуоїдними джерелами енергії. |
![]() | Дослідження впливу характеру опору на форму кривої струму в колах несинусоїдного струму Підготовчий етап лабораторної роботи включає вивчення теоретичного матеріалу [1 – с. 204-226, 2 – с. 200-220] І виконання розрахункової... | ![]() | Дослідження перехідних процесів в колах постійного струму першого та другого порядку Дослідження розряду І заряду ємності в простих електричних колах постійного струму |
![]() | Дослідження перехідних процесів в колах постійного струму першого та другого порядку Дослідження розряду І заряду ємності в простих електричних колах постійного струму | ![]() | Задача Вимір струму в колах змінного Коло несинусоїдного струму має: амперметр магнітоелектричної системи й амперметр електродинамічної системи. Амперметри мають однакові... |
![]() | Тема 4 фізичні процеси в колах змінного струму Ключові поняття: змінний струм, періодичний змінний струм, діюче значення напруги (ерс, струму), середнє значення напруги (ерс, струму),... | ![]() | Лабораторна робота 3 Практичне застосування вимірювальних трансформаторів для виміру змінного струму І напруги. Перетворення змінного струму (різної форми... |
![]() | Лабораторна робота №3 Дослідження параметрів люмінесцентних ламп Мета роботи: Дослідження впливу величини розрядного струму люмінесцентних ламп на їх світлову віддачу, визначення частки випромінювання... | ![]() | Експериментальні дослідження І визначення параметрів електроприводу постійного струму з попередньою корекцією сигналів сидоренко В. М., Чорний О. П., Артеменко А. М Вступ. Серед головних складових електромеханічного оснащення, що мають потребу вирішення задачі підвищення надійності, особливо в... |
![]() | R за формулою. Виміряти напругу на конденсаторі І обчислити його опір. Розрахувати ємність конденсатора. Виміряти герцметром частоту змінного струму f Визначення коефіцієнта потужності І перевірка закону Ома для кола змінного струму | ![]() | М. О. Петрище особливості проектування електронних лічильників реактивної енергії змінного струму Відмічено недоліки таких методів щодо можливості несанкціонованого відбору реактивної енергії при неправильному фазуванні струму.... |