Сызықты және сызықты емес тізбектердің теориясы
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
1 Зертханалық жұмыс. Жиіліктің үш есе күшейткіші ... ... ... 4
2 Зертханалық жұмыс. Токтар феррорезонансы ... ... ... ... ... 14
3 Зертханалық жұмыс. Ауыспалы үрдістерді зерттеу ... ... ...19
4 Зертханалық жұмыс. Кернеулер феррорезонансы ... ... ... ..28
5 Зертханалық жұмыс. Жартылай өткізгішті диодтары
бар тізбегі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..33
Әдебиет ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...38
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
1 Зертханалық жұмыс. Жиіліктің үш есе күшейткіші ... ... ... 4
2 Зертханалық жұмыс. Токтар феррорезонансы ... ... ... ... ... 14
3 Зертханалық жұмыс. Ауыспалы үрдістерді зерттеу ... ... ...19
4 Зертханалық жұмыс. Кернеулер феррорезонансы ... ... ... ..28
5 Зертханалық жұмыс. Жартылай өткізгішті диодтары
бар тізбегі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..33
Әдебиет ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...38
Кіріспе
«Электр техникасының теориялық негіздері» пәні бойынша зертханалық сабақтар теориялық білімді бекітудің негізгі түрі болып саналады, ол студенттерге электрлік тізбектердің әр түрлі режимдерін эксперименталды зерттегенде теориялық жағдайлардың әділеттілігін тәжірибелік тексеруге мүмкіндік береді.
Зертханадағы оқу үрдісі үш кезеңге бөлуге болады:
а) зертханалық жұмысқа дайындалу және берілген тақырыпқа сәйкес теориялық материалды оқу;
б) эксперимент өткізіп, тәжірибелік мәліметтерді алу;
в) эксперимент нәтижелерін сараптау және есептеулерді шығарып зертханалық жұмыстың есеп қағазын дайындау.
Әдістемелік құрал зертханадағы оқу үрдісінің жоспары негізінде ЭТН курсының бағдарламасына сәйкес жасалған және курстың екі негізгі бөлімі кірген (сызықты электр тізбектеріндегі ауыспалы үрдістер, сызықты емес электрлік магнит тізбектері).
«Электр техникасының теориялық негіздері» пәні бойынша зертханалық сабақтар теориялық білімді бекітудің негізгі түрі болып саналады, ол студенттерге электрлік тізбектердің әр түрлі режимдерін эксперименталды зерттегенде теориялық жағдайлардың әділеттілігін тәжірибелік тексеруге мүмкіндік береді.
Зертханадағы оқу үрдісі үш кезеңге бөлуге болады:
а) зертханалық жұмысқа дайындалу және берілген тақырыпқа сәйкес теориялық материалды оқу;
б) эксперимент өткізіп, тәжірибелік мәліметтерді алу;
в) эксперимент нәтижелерін сараптау және есептеулерді шығарып зертханалық жұмыстың есеп қағазын дайындау.
Әдістемелік құрал зертханадағы оқу үрдісінің жоспары негізінде ЭТН курсының бағдарламасына сәйкес жасалған және курстың екі негізгі бөлімі кірген (сызықты электр тізбектеріндегі ауыспалы үрдістер, сызықты емес электрлік магнит тізбектері).
Әдебиет
1 Атабеков, Г.И., Купалян, С.Д., Тимофеев, А.Б., Хухриков, С.С.; под ред. Г.И Атабекова. Теоретические основы электротехники. В 2 т. Т.1. Нелинейные цепи: учебник для вузов – М. : Энергия, 1966.– С. 120-125.
2 Бамдас А.М., Блинов К.В., Захаров Н.В., Шапиро С.В.. Ферромагнитные умножители частоты – М. : Энергия, 1958.– 176 с.
3 Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи: учебник для вузов – М. : Высшая школа, 1984. – С.179-184
4 Зевеке, Г.В., Ионкин, П.А., Нетушил, А.В., Страхов, С.В.; под ред. Г.В. Зевеке. Основы теории цепей: учебник для вузов – М. : Энергия, 1975. – С. 685-686.
5 Ионкин П.А., Мельников Н.А. Ларевский А.И. Кухаркин Е.С.; под ред. П.А. Ионкина.Теоретические основы электротехники: Ч1. Основы теория цепей: учебник для вузов – М. :Высшая школа, 1965. – С. 625 – 653.
6 Нейман, Л.Р., Демирчян, К.С. Теоретические основы электротехники. В 2 т. Т.1. Теория нелинейных электрических и магнитных цепей: учебник для вузов – Л. : Энергоиздат, 1981. – С. 120-122
1 Атабеков, Г.И., Купалян, С.Д., Тимофеев, А.Б., Хухриков, С.С.; под ред. Г.И Атабекова. Теоретические основы электротехники. В 2 т. Т.1. Нелинейные цепи: учебник для вузов – М. : Энергия, 1966.– С. 120-125.
2 Бамдас А.М., Блинов К.В., Захаров Н.В., Шапиро С.В.. Ферромагнитные умножители частоты – М. : Энергия, 1958.– 176 с.
3 Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи: учебник для вузов – М. : Высшая школа, 1984. – С.179-184
4 Зевеке, Г.В., Ионкин, П.А., Нетушил, А.В., Страхов, С.В.; под ред. Г.В. Зевеке. Основы теории цепей: учебник для вузов – М. : Энергия, 1975. – С. 685-686.
5 Ионкин П.А., Мельников Н.А. Ларевский А.И. Кухаркин Е.С.; под ред. П.А. Ионкина.Теоретические основы электротехники: Ч1. Основы теория цепей: учебник для вузов – М. :Высшая школа, 1965. – С. 625 – 653.
6 Нейман, Л.Р., Демирчян, К.С. Теоретические основы электротехники. В 2 т. Т.1. Теория нелинейных электрических и магнитных цепей: учебник для вузов – Л. : Энергоиздат, 1981. – С. 120-122
Казахстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті
Энергетикалық факультеті
Электртехникасының теориялық негіздері кафедрасы
СЫЗЫҚТЫ ЖӘНЕ СЫЗЫҚТЫ ЕМЕС ТІЗБЕКТЕРДІҢ ТЕОРИЯСЫ
Электр техникасының теориялық негіздері пәні бойынша электртехникалық
мамандықтардың студенттеріне зертханалық жұмыстарды орындауға арналған оқу
- әдістемелік құрал 2 бөлім
Павлодар
УДК 621.3. 011.7 (07)
ББК 31.211 Я 7
С 94
С.Торайғыров атындағы ПМУ Ғылыми кеңесі ұсынған
Пікірсалушы: т.ғ.к., доцент Мендыбаев С.А.
Құрастырушылар Р.М. Мустафина, Н.И. Глухова, Г.М. Мустафина, А.С.
Жумадилова
С 94 Сызықты және сызықты емес тізбектердің теориясы: зертханалық
жұмыстарды орындауға арналған оқу - әдістемелік құрал (
Павлодар, 2006. ( 39 б.
Осы оқу-әдістемелік құралда электр техникасының теориялық пәні
бойынша жасалатын зертханалық жұмыстар бейнелеп түсіндірілген. Әдістемелік
құралға сызықты электр тізбектерінің ауыспалы үрдістері, сызықты емес
электрлік және магниттік тізбетері кірген.
УДК 621.3. 011.7 (07)
ББК 31.211 Я 7
© Мустафина Р.М., ГлуховаН.И., МустафинаГ.М.,
Жумадилова А.С., 2006
©С.Торайгыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті, 2006
БЕКІТЕМІН
Оқу жұмысы жөніндегі проректор
________________ Н.Э.Пфейфер
2006 ж. ___________________
Құрастырушылар: профессор, т.ғ.к. Р.М. Мустафина, аға оқытушылар:
Н.И. Глухова, Г.М. Мустафина, А.С. Жумадилова.
.
Электртехникасының теориялық негіздері кафедрасы
Кафедра мәжілісінде бекітілген 200_ ж. _________ №__ хаттама
Кафедра меңгерушісі ______________________А.Д.Тастенов
Энергетикалық факультетінің оқу-әдістемелік кеңесімен құпталды 200_ ж.
_______________№__хаттама
ӘК төрағасы _________ М.М. Кабдуалиева _____________200_ ж.
(қолы)
КЕЛІСІЛДІ
Факультет деканы _________ А.П.Кислов ______________200_ж.
(қолы)
СМБ
норма бақылаушысы _________Г.С.Баяхметова ___________200_ж.
(қолы)
ОӘБ ҚҰПТАЛДЫ
ОӘБ бастығы_________Л.Т. Головерина ______________200_ж.
(қолы)
Кіріспе
Электр техникасының теориялық негіздері пәні бойынша зертханалық
сабақтар теориялық білімді бекітудің негізгі түрі болып саналады, ол
студенттерге электрлік тізбектердің әр түрлі режимдерін эксперименталды
зерттегенде теориялық жағдайлардың әділеттілігін тәжірибелік тексеруге
мүмкіндік береді.
Зертханадағы оқу үрдісі үш кезеңге бөлуге болады:
а) зертханалық жұмысқа дайындалу және берілген тақырыпқа сәйкес
теориялық материалды оқу;
б) эксперимент өткізіп, тәжірибелік мәліметтерді алу;
в) эксперимент нәтижелерін сараптау және есептеулерді шығарып
зертханалық жұмыстың есеп қағазын дайындау.
Әдістемелік құрал зертханадағы оқу үрдісінің жоспары негізінде ЭТН
курсының бағдарламасына сәйкес жасалған және курстың екі негізгі бөлімі
кірген (сызықты электр тізбектеріндегі ауыспалы үрдістер, сызықты емес
электрлік магнит тізбектері).
1 Зертханалық жұмыс
Жиіліктің үш есе күшейткіші
Жұмыстың мақсаты: жиіліктің ферромагнитті үш есе күшейткіші мысалында
сызықты емес бірфазалы тізбектердің қасиеттерін зерттеу.
1.2 Қысқаша теориялық мәліметтер
Қоректену кернеудің жиілігін өндірістіктен асырып, электр энергияның
шығындалуын маңызды жоғарлатпай, кейбір электрлік аппараттардың көлемін
күрт азайтуға болады. Мысалы, тасымалды электр құралдары және 150-400 Гц
кернеу жиілігімен жұмыс істейтін дәнекер аппараттары 50 Гц жиілікпен жұмыс
істейтін аппараттарға қарағанда 2 – 3 есе жеңіл және жинақты етіп
жасалады.Ол үшін бір жиілікті басқа жиілікке түрлендіретін
түрлендіргіштерді қолданады және оларды жиіліктің көбейткіші деп атайды.
Барлық ферромагниттік көбейткіштердің жұмыс принципі синусоидалы
кернеуді құрамында негізгі және оған сәйкес жиіліктері бар мерзімдік
синусоидалы емес кернеуге түрлендіруден негізделген. Әр түрлі конструктивті
шешімдер арқылы көбейткіштің шығысында керекті жиілікті кернеуді алуға
болады, ал қалған жиіліктердің кернеулері, соның ішінде негізгі, толық
немесе өте қатты басылынады.
Жиіліктің үш есе күшейткіші деп шығысындағы кернеу жиілігі
кірісіндегі кернеудің жиілігінен үш есе үлкен болатын құрылғыны айтады.
Жиіліктің бірфазалы ферромагниттік үш есе күшейткішінің жұмыс
принципінжәне құрылымын қарастырайық. (1.1 сурет).
1.1 Сурет ( Жиіліктің бірфазалы ферромагниттік үш есе күшейткішінің
принципиалды сызбасы
Үш есе күшейткіш екі трансформатордан тұрады, оның біреуі сызықты
вольтамперлік сипаттамаға (ауа саңылауы бар магнит сымымен), ал екіншісі
сызықты емес вольтамперлік сипаттамаға (ауа саңылауы жоқ магнит сымымен)
ие. Трансформатордың бірінші реттік ормасы тізбектей келістіріліп, ал
екінші реттік орамасы тізбектей, бірақ қарама – қарсы қосылған. Бірінші
реттік орамаға өндірістік жиілікті кернеу беріледі. Кіріс кернеу келесі заң
бойынша өзгереді деп санайық
u = Umsin(wt + π2).
(1.1)
Үш есе күшейткіш трансформаторларының бірінші реттік орамасы бар
тізбек үшін Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеудің түрі
(1.2)
r1 мен r2 активті кедергілерін және (1 мен (2 ағын ілінісін есептемей
келесіні аламыз
(1.3)
мұнда (1 мен (2 – трансформатордың бірінші және екінші реттік
орамаларындағы ағын ілінісі.
(1.3) теңдеудің оң және сол жағын интегралдап, бастапқы нөлдік шарт кезінде
алатынымыз
(1.4)
яғни, бірінші реттік ораманың ағын ілінісінің қосындысы синусоидалы
емес болса да, синусоидалы заңмен өзгереді.
Әр ағын іліністің түрін анықтау үшін 1.2 суретінде (1(f1(i) – сызықты
трансформатордың веберамперлік сипаттамасы, (2(f2(i) – сызықты емес
трансформатордың веберамперлік сипаттамасы және де олардың қосындысы
(∑(Ψ1+Ψ2=f(i) салынған.
Қосынды ағын іліністің (Σsin(t жартылай мерзімі ((f(i) тәуелділігі
салынған (-i координат өсінің сол жағында көрсетілген. Сол суретте,
(Σ(f(i) қосындылық веберамперлік сипаттама және (Σsin(t синусоида бойынша
бірінші орамадағы токтың жартылай мерзімді i(wt) және трансформатордың
сызықты ψ1(wt) және сызықты емес ψ2(wt) орамаларындағы ағын ілінісінің
жартылай мерзімді қисықтары салынған.
1.2 Сурет ( Ток пен ағын іліністің лездік міндерінің графикалық
суреті
Егер, ψ1(wt) мен ψ2(wt) Фурье қатарына жіктесе, онда сызықты және
сызықты емес трансформаторында ағын ілінісінің бірінші гармоникалары фаза
бойынша сәйкес келеді, ал үшінші гармониканың фазасы қарама – қарсы
болады. Үшіншіден жоғары гармоникаларды есептемесек келесіні жазуға болады
(1.5)
мұнда , - сызықты және сызықты емес трансформатордың ағын
ілінісінің бірінші гармоникасының амплитудалары;
, - сәйкесінше үшінші гармониканың амплитудалары.
Негізгі және үшінші гармониканың жиіліктерінің магнит ағындарының ағын
ілінісін өзгерткен кезде екі трансформатордың екінші реттік орамасында
жиіліктері сондай болатын ЭҚК туады. Орамадағы кернеулер анықталады
және мен трансформациялау коэффициенттерін ескеріп
трансформатордың екінші реттік кернеулерін аламыз
=
(1.6)
Трансформатордың екінші реттік орамалары қарама – қарсы қосылғандықтан
үш есе күшейткіштің шығыс кернеуі екінші реттік кернеулердің айырымына тең
+ (1.7)
Үш есе күшейткіштің құралымындағы W1, W2, W( 1, W( 2 орам сандары
кейбір мәндері үшін және бірінші реттік кернеудің мәніне сәйкес келетін
Um өтеу кернеуі деп аталатын аламыз
(1.8)
Осы шарттар кезінде үш есе күшейткіштің шығысындағы негізгі жиіліктің
кернеуі толық өтеледі және үш есе күшейткіштің қыспақтары арасында тек қана
үш есе күшейтілген жиіліктің қосындылық кернеуі болады
(1.9)
1.2 Тапсырма
1.2.1 1.1 кестесінде сєйкес, әр бір трансформатордағы кернеулердің
U1=f(wt), U2=f(wt)өзгеру графиктерін салу . Бұл пунктіні аудиториядан тыс
уақытта зертханалық жұмысқа дайындалғанда орындау керек.
1.2.2 Трансформаторлардың вольтамперлік сипаттамаларын алып, сызықты
және сызықты емес трансформаторлардың веберамперлік
сипаттамаларын есептеп салу және де (Σ(f(i) қосындылық веберамперлік
сипаттамасын.
1.2.3 Үш есе күшейту режимі үшін V1, V2 аспаптарының көрсетімін
тіркеу және осциллограф экранынан әр трансформатордың u1 = f (ωt) мен u2 =
f (ωt) және қосындылық u∑ = f (ωt) кернеу қисықтарын салу және де әр
трансформатор үшін мен және қосындылық ағын ілінісінің
қисықтарын салу.
1.2.4 Веберамперлік сипаттамалар (1.2.2 пункті) және
вольтметрдің көрсетімі (1.2.3 пункті) бойынша , , қисықтарын
салу және оларды осциллограф экранынан алынған ағын ілінісінің (1.2.3
пункті) қисықтарымен салыстыру.
1.2.5 аспаптың көрсетімін (1.2.1 пункті) 1.2.1 пунктісінен
алынған кернеулер шамаларымен салыстыру.
1.2.6 Жұмыс бойынша қорытынды жасау.
1.3 Жұмысты орындау бойынша нұсқаулар
1.3.1 1.1 кестенің берілгендері бойынша сызықты және сызықты емес
трансформаторлардың екінші реттік кернеуінің өзгеру қисықтарын төмендегі
формула бойынша салу
,
.
Қисықтарды өндірістік жиіліктің бір мерзімдік шегінде салу.
1.1 Кесте
№ н±сќа
В
, В
,Вб
, А
, В
, Вб
+[pic
], Вб
1.3.4 Сызықты емес трансформатордың вольтамперлік сипаттамаларын
анықтау үшін SA1 ауыстырып қосқышты "ВАХ TL" қалпына , ал SA2 ауыстырып
қосқышын (( қалпына қою керек, ол 1.3 б сызбаға сәйкес келеді.
Автотрансформатормен кернеуді өзгертіп аспап көрсетімдерін 1.3 кестесінің
графасына еңгізу керек.
1.3.5 Вольтамперлік сипаттаманың кернеулерінің мәндерін қолданып
келесі формулалар бойынша ағын ілінісін есептеу
,
мұнда (= 50 – тораптың жиілігі, Гц;
, - трансформатордың екінші реттік
орамасындағы кернеулер;
, , W'1 , W'2 – бірінші және екінші
реттік орамалардың орамдарының сандары.
+=((i) сипаттамаларын салғанда трансформаторлардың
орамалары тізбектей қосылғандықтан ординаталардың қосуын бірдей токтар
кезінде орындау керек.
1.3.6 Үш есе күшейткіштің жұмысын сараптау үшін (1.4 сурет) SA1
аустырып қосқышты бірінші реттік ораманың тізбектей және келістіріліп
қосылуына сәйкес келетін Утроитель қалпына, ал SA 2 ауыстырып қосқышты
(( қалпына қою керек. Вольметр мен осциллограф трансформатордың
тізбектей және қарама – қарсы қосылған екінші реттік орамасына қосылады.
Автотрансформатормен Т осциллограф экранындағы үш есе күшейтілген жиілік
кернеуінің жартылай толқынды амплитудалары тең болғанша дейін тізбек
кірісіндегі кернеуді үлкейту керек. Бұл бірінші гармоникалардың өтеу
моменті болып саналады. Аспатардың көрсетімдерін 1.1 кестесінің Тәжірибе.
Өтеу шарттары графасына еңгізу керек.
Үш есе күшейткіш кірісіндегі кернеуді өзгертпей SA 2 ауыстырып
қосқышын тізбектей "" (сызықты трансформатордың екінші реттік орамасы)
қалпына және "" (сызықты емес трансформатордың екінші реттік орамасы)
қалпына орналастыру керек. "" көрсетімдерін 1.1 кестесіне еңгізу. SA
3 тумблері арқылы осциллографтың жұмыс режимі өзгертіледі. Напряжение
қалпында осциллограф экранында орамадағы кернеудің түрі тіркеледі.
Потокосцепление қалпында осциллограф экранында ағын ілінісінің түрі
тіркеледі (1.4 суретінде SA 3 тумблері көрсетілмеген ).
1.3.7 , , тәуелділіктерін (тапсырманың
1.2.4 пунктісі) координат өсінен сол жақа қарай салынады, ал оның
астында , қисықтары салынады.
тәуелділігін синусоида заңымен өзгеретін қосындылық ағын ілінісі
қисығының жартылай мерзімінің бейнесінен бастау керек.
амплитуда шамасы үш есе күшейткішке жұмсалған бірінші реттік кернеумен
анықталады
,
мұнда (өтеу режиміндегі вольтметірінің көрсетімі.
тәуелділігін амплитудасы бар синусоиданың жартылай мерзімі
сияқты салып, , тәуелділіктерін салуға кірісуге
болады. Ол үшін кесіндісін 0 ден (-ге дейін бірнеше аралыққа бөлінеді
(6-12 ұсынылады) және әр үшін , мен қисықтары
бойынша мен тәуелділіктері салынады.
1.2 суретінде салынуы көрсетілген.
"а" қисығына көшіріледі. -"б" нүктесі, ол арқылы -
"с" нүктесі және "d" нүктесі және де бірінші реттік токтың
лездік мәні "е" нүктесі анықталады. кµшіріледі. "с" мен "d" нүктелері
қайта жасалған перпендикулярға көшіріледі және - с' нүктесі -
“d” нүктесі лездік мәндері шығады. Осындай құрастырулар 0 - ( дейінгі
барлық нүктелер үшін салынады. Салынған нүктелерді қосып ,
және олардың өндірістік жиіліктің жартылай мерзімінде
өзгеру қисықтарын аламыз.
а)
б)
а – сызықты трансформатордың;
б – сызықты емес трансформатордың.
1.5 Сурет ( Орамалардың кернеу мен ағын ілінісінің қисықтары
Бақылау сұрақтары
1 Сызықты және сызықты емес трансформаторлардың ВАС салу.
2 Осы трансформаторлардың қайсысын синусоидалы емес тогын алу үшін,
синусоидалы кернеуге қосу қажет және неге?
3 Жиілік көбейткіштері қандай принциппен жұмыс істейді?
4 Жиіліктің бірфазалы ферромагниттік үш есе күшейткіштің жұмыс
принципін түсіндіру.
5 Неге қосындылық магнит ағыны синусоидалы кіру кернеу кезінде
синусоидалы, ал әрбір трансформатордағы магнит ағыны синусоидалы емес?
6 Негізгі жиіліктің толық өтеу моментін қалай анықтауға болады (үш есе
күшейту моменті)?
7 Қайда және неге жиілік көбейткіштері қолданылады?
8 Әр түрлі жиілікті екі синусоиданы қалай қосуға болады?
2 Зертханалық жұмыс
Токтар феррорезонансы
Жұмыс мақсаты: конденсатор мен ферромагнитті өзекшесі бар
индуктивтіліктің параллель қосылған тізбегіндегі токтар феррорезонансын
зерттеу.
2.1 Қысқаша теориялық мәліметтер
Айнымалы токтың сызықты электрлік тізбектерінде индуктивтілік пен
сыйымдылықтың кедергілері өзара өтеледі және тізбектің баламалы реактивті
кедергісі нөлге тең болады. Бұл жағдайда, реактивті кедергі болса да, ток
пен кернеу фаза бойынша сәйкес келеді. Сызықты тізбектердегі бұл құбылысты
резонанс деп атайды. R, L, C элементтерінің параллель қосылған тізбегінде
реактивтік өткізгіштіктердің тең болуы кезінде токтар резонансы пайда
болады. Токтар резонансының шарты немесе .
Болаттан жасалған өзекшесі бар индуктивтілік (сызықты емес
индуктивтілік) пен конденсатордан тұратын сызықты емес тізбекті жоғары
гармоникалардың болуынан және ток пен кернеудің әсерлік мәндері арасында
сызықты емес тәуелділік болғандықтан резонанс құбылысын байқау қиын.
Сызықты емес индуктивтілік пен конденсатордың параллель қосылуы кезінде
токты баяу өзгерткенде кернеудің негізгі гармоникасының фазасы мен
амплитудасының секіріп өзгеруі байқалады. Токты өзгерте отырып сызықты
емес индуктивтілік пен конденсатордың волтьамперлік (ВАС) сипаттамалары
қиылысқан кезде токтар феррорезонансының режимі пайда болады, яғни -
тан дейін (2.2 сурет).
2.1 Сурет
2.2 Сурет
Егер, ораманың активті кедергісін және жоғары гармониканың шығындарын
ескермесек, токтар фероререзонансының шарты IL =Ic теңдігімен өрнектеледі.
Сызықты емес индуктивтілік пен конденсатордың белгілі ВАС бойынша
кернеулері тең болғанда сәйкес келетін ВАС токтарын алып тастап, барлық
тізбектің нәтижелік ВАС алуға болады (2.3 сурет).
(1(I) – сызықты емес индуктивтіліктің ВАС
(2(I) – конденсатордың ВАС
(3(I) – барлық тізбектің ВАС
2.3 Сурет
2.3 суретіндегі а нүктесі индуктивтілік пен сыйымдылықтың реактивтілік
токтарының тең болуына сәйкес келеді және токтар феррорезонансының нүктесі
болып табылады.
Тізбек тәжірибеде кернеу көзінен қоректенсе (энергия көзінің кедергісі
тізбек кедергісінен аса кем болады) тізбектің жалпы тогы мен I жұмсалған
кернеу U арасында баяу тәуелділік көрінеді (2.4 сурет).
2.4 Сурет
Тізбек ток көзінен қоректенсе (энергия көзінің ішкі кедергісі
тұтынушының кедергісінен аса үлкен болады) кейбір моменттерде фазаның
аударылуымен жалғасатын кернеудің секіруі байқалады (2.5 сурет),
(секіруге дейін – ток кернеуден фаза бойынша озады, секіруден кейін –
ток кернеуден фаза бойынша қалады).
2.5 Сурет
Энергия көзінің тогы шамалы өзгерген кезде тізбек кернеуінің күрт
өзгеру құбылысын параллель феррорезонанс тізбегінің триггерлік эффекттісі
деп атайды. Графикалық тәуелділікте (2.5 сурет) I тогының өсуі кезінде U
кернеуі b нүктесіне дейін баяу өзгереді, сол кезде ол U кернеуінен фаза
бойынша озып тұрады. b нүктесінде кернеу b′ нүктесіне сәйкес келетін шамаға
дейін өзгереді. Бұл кезде фаза аударылады – ток фаза бойынша кернеуден
қалып тұрады. I тогының төмендеуі кезінде кернеу с нүктесіне дейін баяу
өзгереді де, с′ нүктесіне сәйкес шамаға дейін секіріп өзгереді.
Сондықтан, тізбек ток көзінен қоректенгенде b-с бөлігі тізбек
жұмысының тұрақты емес облысы болып саналады.
2.2 Тапсырма
2.2.1 Сызықты емес индуктивтіліктің (конденсатордың) ВАС алу үшін
барлық аспаптарын қарастырып сызбасын салу.
2.2.2 Тізбек ЭҚК көзінен қоректенгенде сызықты емес индукивтіліктің
және конденсатордың параллель қосылған тізбегінің ВАС сипаттамасын алу үшің
сызбасын салу.
2.2.3 ЭҚК көзін ток көзіне түрлендіру сызбасын көрсету (ЭҚК көзіне
үлкен кедергіні қосу жолымен)
2.2.4 Сызықты емес индуктивтіліктің және конденсатордың 2.6 суретінде
берілген ВАС бойынша тізбектің L және C мәндерін анықтау.
2.6 Сурет
2.2.1-2.2.4 пунктілерін аудиториядан тыс уақытта орындау керек.
2.2.5 Сызықты емес индуктивтілік пен конденсатордың ВАС тәжірибелік
жолымен алу.
2.2.6 Сызықты емес индуктивтілік пен конденсатордың параллель
жалғанған тізбегінің ВАС тәжірибелік жолымен алу.
2.2.7 Ток көзінен қоректенген тізбектің ВАС тәжірибелік жолымен алу:
а) токты нөлден максимумға дейін баяу көтергенде;
б) токты максимумнан нөлге дейін баяу төмендеткенде.
1.3 Жұмысты орындау бойынша нұсқаулар
1.3.1 Сызықты емес индуктивтіліктің (конденсатордың) ВАС алу үшін
Тапсырма бөлімінің 1.2.1 пунктісінің электірлік сызбасын жина. 1 және 2
тәжірибелерде кернеуді нөлден максимумға дейін баяу көтеріп аспаптын бес
көрсетімін 2.1 кестесіне жазу керек.
1.3.2 Тапсырма бөлімінің 1.2.2 пунктісінің электірлік сызбасын жина.
Жұмсалған кернеуді баяу өзгертіп аспаптың 7 көрсетімін 2.1 кестесіне жазу
керек (3 тәжірибе).
2.1Кесте
1 Тәжірибе 2 Тәжірибе 3 Тәжірибе
U, B I, A U, B I, A U, B I, A
1.3.3 Тапсырма бөлімінің 1.2.3 пунктісінің электірлік сызбасын
жинап, ток көзінің шамасын баяу өзгертіп 2.2 кестесіне аспаптардың
көрсетімдерін жазып алу және кернеудің секіріп өзгеруіне сәйкес келетін ток
пен кернеудің мәндерін тіркеу.
2.2 Кесте
Токтың өсуі Токтың кемуі
I, A U, B I, A U, B
1.3.4 Бір графикте сызықты емес индуктивтілік (2.1 кесте 1 тәжірибе)
пен конденсатордың (2.1 кесте 2 тәжірибе) ВАС бойынша тізбектің ВАС және
эксперименталды алынған ВАС (2.1 кесте 3 тәжірибе) салу. Алынған қисықтарды
салыстырып, олардың арасындағы ерекшеліктерін түсіндіру. Токтар
феррорезонансы кезіндегі сыйымдылықтардың (конденсатордың) шектерін
анықтау, яғни және .
1.3.5 2.2 кестесінің берілгендері бойынша тізбектің ВАС салу және үш
режим үшін ток пен кернеудің векторлық диаграммасын салу:
С, С=, С.
Бақылау сұрақтары
1 Конденсатордың сиымдылығы өзгерген кезде ток көзінің секіру
кезіндегі тогының шамасы және секіруден кейін кернеудің мәні қалай және
неге өзгереді?
2 Әр сиымдылық кезінде ток көзінің тогын өзгертіп резонанс режимін
алуға бола ма?
3 Неге ЭҚК көзінен қоректенген кезде кернеуді секірмелі өзгерістерсіз
баяу өзгертуге болады?
4 Неге феррорезонанс тізбегіндегі кернеудің секіру құбылысын,
фазаның аударылу құбылысы деп атайды?
3 Зертханалық жұмыс
Ауыспалы үрдістерді зерттеу
Жұмыс мақсаты: Тәжірибелік және аналитикалық жолмен бір фазалы
тізбектегі R, L, C элементтерінің әр түрлі қабысуы кезінде ауыспалы кернеу
мен токты анықтау.
3.1 Қысқаша теориялық мәліметтер
Индуктивтілік пен сыйымдылықтан тұратын электр тізбектері жұмыс
режимінде сәйкесінше магниттік пен электірлік энергияны жинайды.
Индуктивті элементтердің магнит өрісінің тогы өткен кездегі
энергиясы Wт келесі шамамен анықталады
,
(3.1)
мұнда L – тізбек элементтерінің индуктивтілігі.
Сиымдылықты элементтің электрлік өрісінің энергиясы Wэ
,
(3.2)
мұнда С – тізбектің сиымдылығы.
Энергетикалық қалпын өзгертуге апаратын электрлік тізбектің жұмыс
режимінің өзгеруін коммутация деп атайды. Әрі қарай коммутация лезде өтеді
және коммутациялау құрылғыларда энергияның шығыны болмайды деп санаймыз.
Тұтынушымен генераторды ток көзіне қосқан кезде алынатын энергиянын
ауысуы, қуат және сол процесс өтетін уақыт аралығында (Р- энергия
көзінің қуаты) өрнегімен анықталуы мүмкін. Егер, нөлге ұмтылса,
яғни коммутация кезіндегі энергияның қорын анықтау, онда соңғы шамамен
анықталатын анықтау үшін Р(( ұмтылуы керек. Бірақ табиғатта
шексіздік қуат өндіретін генераторлар жоқ, сондықтанкоммутация кезінде
болады. Жоғары келтірілген пікірлер бойынша индуктивтілік
элементтердің магнит өрісіндегі және сыйымдылықтық элементтердің электірлік
өрісіндегі энергияның ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті
Энергетикалық факультеті
Электртехникасының теориялық негіздері кафедрасы
СЫЗЫҚТЫ ЖӘНЕ СЫЗЫҚТЫ ЕМЕС ТІЗБЕКТЕРДІҢ ТЕОРИЯСЫ
Электр техникасының теориялық негіздері пәні бойынша электртехникалық
мамандықтардың студенттеріне зертханалық жұмыстарды орындауға арналған оқу
- әдістемелік құрал 2 бөлім
Павлодар
УДК 621.3. 011.7 (07)
ББК 31.211 Я 7
С 94
С.Торайғыров атындағы ПМУ Ғылыми кеңесі ұсынған
Пікірсалушы: т.ғ.к., доцент Мендыбаев С.А.
Құрастырушылар Р.М. Мустафина, Н.И. Глухова, Г.М. Мустафина, А.С.
Жумадилова
С 94 Сызықты және сызықты емес тізбектердің теориясы: зертханалық
жұмыстарды орындауға арналған оқу - әдістемелік құрал (
Павлодар, 2006. ( 39 б.
Осы оқу-әдістемелік құралда электр техникасының теориялық пәні
бойынша жасалатын зертханалық жұмыстар бейнелеп түсіндірілген. Әдістемелік
құралға сызықты электр тізбектерінің ауыспалы үрдістері, сызықты емес
электрлік және магниттік тізбетері кірген.
УДК 621.3. 011.7 (07)
ББК 31.211 Я 7
© Мустафина Р.М., ГлуховаН.И., МустафинаГ.М.,
Жумадилова А.С., 2006
©С.Торайгыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті, 2006
БЕКІТЕМІН
Оқу жұмысы жөніндегі проректор
________________ Н.Э.Пфейфер
2006 ж. ___________________
Құрастырушылар: профессор, т.ғ.к. Р.М. Мустафина, аға оқытушылар:
Н.И. Глухова, Г.М. Мустафина, А.С. Жумадилова.
.
Электртехникасының теориялық негіздері кафедрасы
Кафедра мәжілісінде бекітілген 200_ ж. _________ №__ хаттама
Кафедра меңгерушісі ______________________А.Д.Тастенов
Энергетикалық факультетінің оқу-әдістемелік кеңесімен құпталды 200_ ж.
_______________№__хаттама
ӘК төрағасы _________ М.М. Кабдуалиева _____________200_ ж.
(қолы)
КЕЛІСІЛДІ
Факультет деканы _________ А.П.Кислов ______________200_ж.
(қолы)
СМБ
норма бақылаушысы _________Г.С.Баяхметова ___________200_ж.
(қолы)
ОӘБ ҚҰПТАЛДЫ
ОӘБ бастығы_________Л.Т. Головерина ______________200_ж.
(қолы)
Кіріспе
Электр техникасының теориялық негіздері пәні бойынша зертханалық
сабақтар теориялық білімді бекітудің негізгі түрі болып саналады, ол
студенттерге электрлік тізбектердің әр түрлі режимдерін эксперименталды
зерттегенде теориялық жағдайлардың әділеттілігін тәжірибелік тексеруге
мүмкіндік береді.
Зертханадағы оқу үрдісі үш кезеңге бөлуге болады:
а) зертханалық жұмысқа дайындалу және берілген тақырыпқа сәйкес
теориялық материалды оқу;
б) эксперимент өткізіп, тәжірибелік мәліметтерді алу;
в) эксперимент нәтижелерін сараптау және есептеулерді шығарып
зертханалық жұмыстың есеп қағазын дайындау.
Әдістемелік құрал зертханадағы оқу үрдісінің жоспары негізінде ЭТН
курсының бағдарламасына сәйкес жасалған және курстың екі негізгі бөлімі
кірген (сызықты электр тізбектеріндегі ауыспалы үрдістер, сызықты емес
электрлік магнит тізбектері).
1 Зертханалық жұмыс
Жиіліктің үш есе күшейткіші
Жұмыстың мақсаты: жиіліктің ферромагнитті үш есе күшейткіші мысалында
сызықты емес бірфазалы тізбектердің қасиеттерін зерттеу.
1.2 Қысқаша теориялық мәліметтер
Қоректену кернеудің жиілігін өндірістіктен асырып, электр энергияның
шығындалуын маңызды жоғарлатпай, кейбір электрлік аппараттардың көлемін
күрт азайтуға болады. Мысалы, тасымалды электр құралдары және 150-400 Гц
кернеу жиілігімен жұмыс істейтін дәнекер аппараттары 50 Гц жиілікпен жұмыс
істейтін аппараттарға қарағанда 2 – 3 есе жеңіл және жинақты етіп
жасалады.Ол үшін бір жиілікті басқа жиілікке түрлендіретін
түрлендіргіштерді қолданады және оларды жиіліктің көбейткіші деп атайды.
Барлық ферромагниттік көбейткіштердің жұмыс принципі синусоидалы
кернеуді құрамында негізгі және оған сәйкес жиіліктері бар мерзімдік
синусоидалы емес кернеуге түрлендіруден негізделген. Әр түрлі конструктивті
шешімдер арқылы көбейткіштің шығысында керекті жиілікті кернеуді алуға
болады, ал қалған жиіліктердің кернеулері, соның ішінде негізгі, толық
немесе өте қатты басылынады.
Жиіліктің үш есе күшейткіші деп шығысындағы кернеу жиілігі
кірісіндегі кернеудің жиілігінен үш есе үлкен болатын құрылғыны айтады.
Жиіліктің бірфазалы ферромагниттік үш есе күшейткішінің жұмыс
принципінжәне құрылымын қарастырайық. (1.1 сурет).
1.1 Сурет ( Жиіліктің бірфазалы ферромагниттік үш есе күшейткішінің
принципиалды сызбасы
Үш есе күшейткіш екі трансформатордан тұрады, оның біреуі сызықты
вольтамперлік сипаттамаға (ауа саңылауы бар магнит сымымен), ал екіншісі
сызықты емес вольтамперлік сипаттамаға (ауа саңылауы жоқ магнит сымымен)
ие. Трансформатордың бірінші реттік ормасы тізбектей келістіріліп, ал
екінші реттік орамасы тізбектей, бірақ қарама – қарсы қосылған. Бірінші
реттік орамаға өндірістік жиілікті кернеу беріледі. Кіріс кернеу келесі заң
бойынша өзгереді деп санайық
u = Umsin(wt + π2).
(1.1)
Үш есе күшейткіш трансформаторларының бірінші реттік орамасы бар
тізбек үшін Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеудің түрі
(1.2)
r1 мен r2 активті кедергілерін және (1 мен (2 ағын ілінісін есептемей
келесіні аламыз
(1.3)
мұнда (1 мен (2 – трансформатордың бірінші және екінші реттік
орамаларындағы ағын ілінісі.
(1.3) теңдеудің оң және сол жағын интегралдап, бастапқы нөлдік шарт кезінде
алатынымыз
(1.4)
яғни, бірінші реттік ораманың ағын ілінісінің қосындысы синусоидалы
емес болса да, синусоидалы заңмен өзгереді.
Әр ағын іліністің түрін анықтау үшін 1.2 суретінде (1(f1(i) – сызықты
трансформатордың веберамперлік сипаттамасы, (2(f2(i) – сызықты емес
трансформатордың веберамперлік сипаттамасы және де олардың қосындысы
(∑(Ψ1+Ψ2=f(i) салынған.
Қосынды ағын іліністің (Σsin(t жартылай мерзімі ((f(i) тәуелділігі
салынған (-i координат өсінің сол жағында көрсетілген. Сол суретте,
(Σ(f(i) қосындылық веберамперлік сипаттама және (Σsin(t синусоида бойынша
бірінші орамадағы токтың жартылай мерзімді i(wt) және трансформатордың
сызықты ψ1(wt) және сызықты емес ψ2(wt) орамаларындағы ағын ілінісінің
жартылай мерзімді қисықтары салынған.
1.2 Сурет ( Ток пен ағын іліністің лездік міндерінің графикалық
суреті
Егер, ψ1(wt) мен ψ2(wt) Фурье қатарына жіктесе, онда сызықты және
сызықты емес трансформаторында ағын ілінісінің бірінші гармоникалары фаза
бойынша сәйкес келеді, ал үшінші гармониканың фазасы қарама – қарсы
болады. Үшіншіден жоғары гармоникаларды есептемесек келесіні жазуға болады
(1.5)
мұнда , - сызықты және сызықты емес трансформатордың ағын
ілінісінің бірінші гармоникасының амплитудалары;
, - сәйкесінше үшінші гармониканың амплитудалары.
Негізгі және үшінші гармониканың жиіліктерінің магнит ағындарының ағын
ілінісін өзгерткен кезде екі трансформатордың екінші реттік орамасында
жиіліктері сондай болатын ЭҚК туады. Орамадағы кернеулер анықталады
және мен трансформациялау коэффициенттерін ескеріп
трансформатордың екінші реттік кернеулерін аламыз
=
(1.6)
Трансформатордың екінші реттік орамалары қарама – қарсы қосылғандықтан
үш есе күшейткіштің шығыс кернеуі екінші реттік кернеулердің айырымына тең
+ (1.7)
Үш есе күшейткіштің құралымындағы W1, W2, W( 1, W( 2 орам сандары
кейбір мәндері үшін және бірінші реттік кернеудің мәніне сәйкес келетін
Um өтеу кернеуі деп аталатын аламыз
(1.8)
Осы шарттар кезінде үш есе күшейткіштің шығысындағы негізгі жиіліктің
кернеуі толық өтеледі және үш есе күшейткіштің қыспақтары арасында тек қана
үш есе күшейтілген жиіліктің қосындылық кернеуі болады
(1.9)
1.2 Тапсырма
1.2.1 1.1 кестесінде сєйкес, әр бір трансформатордағы кернеулердің
U1=f(wt), U2=f(wt)өзгеру графиктерін салу . Бұл пунктіні аудиториядан тыс
уақытта зертханалық жұмысқа дайындалғанда орындау керек.
1.2.2 Трансформаторлардың вольтамперлік сипаттамаларын алып, сызықты
және сызықты емес трансформаторлардың веберамперлік
сипаттамаларын есептеп салу және де (Σ(f(i) қосындылық веберамперлік
сипаттамасын.
1.2.3 Үш есе күшейту режимі үшін V1, V2 аспаптарының көрсетімін
тіркеу және осциллограф экранынан әр трансформатордың u1 = f (ωt) мен u2 =
f (ωt) және қосындылық u∑ = f (ωt) кернеу қисықтарын салу және де әр
трансформатор үшін мен және қосындылық ағын ілінісінің
қисықтарын салу.
1.2.4 Веберамперлік сипаттамалар (1.2.2 пункті) және
вольтметрдің көрсетімі (1.2.3 пункті) бойынша , , қисықтарын
салу және оларды осциллограф экранынан алынған ағын ілінісінің (1.2.3
пункті) қисықтарымен салыстыру.
1.2.5 аспаптың көрсетімін (1.2.1 пункті) 1.2.1 пунктісінен
алынған кернеулер шамаларымен салыстыру.
1.2.6 Жұмыс бойынша қорытынды жасау.
1.3 Жұмысты орындау бойынша нұсқаулар
1.3.1 1.1 кестенің берілгендері бойынша сызықты және сызықты емес
трансформаторлардың екінші реттік кернеуінің өзгеру қисықтарын төмендегі
формула бойынша салу
,
.
Қисықтарды өндірістік жиіліктің бір мерзімдік шегінде салу.
1.1 Кесте
№ н±сќа
В
, В
,Вб
, А
, В
, Вб
+[pic
], Вб
1.3.4 Сызықты емес трансформатордың вольтамперлік сипаттамаларын
анықтау үшін SA1 ауыстырып қосқышты "ВАХ TL" қалпына , ал SA2 ауыстырып
қосқышын (( қалпына қою керек, ол 1.3 б сызбаға сәйкес келеді.
Автотрансформатормен кернеуді өзгертіп аспап көрсетімдерін 1.3 кестесінің
графасына еңгізу керек.
1.3.5 Вольтамперлік сипаттаманың кернеулерінің мәндерін қолданып
келесі формулалар бойынша ағын ілінісін есептеу
,
мұнда (= 50 – тораптың жиілігі, Гц;
, - трансформатордың екінші реттік
орамасындағы кернеулер;
, , W'1 , W'2 – бірінші және екінші
реттік орамалардың орамдарының сандары.
+=((i) сипаттамаларын салғанда трансформаторлардың
орамалары тізбектей қосылғандықтан ординаталардың қосуын бірдей токтар
кезінде орындау керек.
1.3.6 Үш есе күшейткіштің жұмысын сараптау үшін (1.4 сурет) SA1
аустырып қосқышты бірінші реттік ораманың тізбектей және келістіріліп
қосылуына сәйкес келетін Утроитель қалпына, ал SA 2 ауыстырып қосқышты
(( қалпына қою керек. Вольметр мен осциллограф трансформатордың
тізбектей және қарама – қарсы қосылған екінші реттік орамасына қосылады.
Автотрансформатормен Т осциллограф экранындағы үш есе күшейтілген жиілік
кернеуінің жартылай толқынды амплитудалары тең болғанша дейін тізбек
кірісіндегі кернеуді үлкейту керек. Бұл бірінші гармоникалардың өтеу
моменті болып саналады. Аспатардың көрсетімдерін 1.1 кестесінің Тәжірибе.
Өтеу шарттары графасына еңгізу керек.
Үш есе күшейткіш кірісіндегі кернеуді өзгертпей SA 2 ауыстырып
қосқышын тізбектей "" (сызықты трансформатордың екінші реттік орамасы)
қалпына және "" (сызықты емес трансформатордың екінші реттік орамасы)
қалпына орналастыру керек. "" көрсетімдерін 1.1 кестесіне еңгізу. SA
3 тумблері арқылы осциллографтың жұмыс режимі өзгертіледі. Напряжение
қалпында осциллограф экранында орамадағы кернеудің түрі тіркеледі.
Потокосцепление қалпында осциллограф экранында ағын ілінісінің түрі
тіркеледі (1.4 суретінде SA 3 тумблері көрсетілмеген ).
1.3.7 , , тәуелділіктерін (тапсырманың
1.2.4 пунктісі) координат өсінен сол жақа қарай салынады, ал оның
астында , қисықтары салынады.
тәуелділігін синусоида заңымен өзгеретін қосындылық ағын ілінісі
қисығының жартылай мерзімінің бейнесінен бастау керек.
амплитуда шамасы үш есе күшейткішке жұмсалған бірінші реттік кернеумен
анықталады
,
мұнда (өтеу режиміндегі вольтметірінің көрсетімі.
тәуелділігін амплитудасы бар синусоиданың жартылай мерзімі
сияқты салып, , тәуелділіктерін салуға кірісуге
болады. Ол үшін кесіндісін 0 ден (-ге дейін бірнеше аралыққа бөлінеді
(6-12 ұсынылады) және әр үшін , мен қисықтары
бойынша мен тәуелділіктері салынады.
1.2 суретінде салынуы көрсетілген.
"а" қисығына көшіріледі. -"б" нүктесі, ол арқылы -
"с" нүктесі және "d" нүктесі және де бірінші реттік токтың
лездік мәні "е" нүктесі анықталады. кµшіріледі. "с" мен "d" нүктелері
қайта жасалған перпендикулярға көшіріледі және - с' нүктесі -
“d” нүктесі лездік мәндері шығады. Осындай құрастырулар 0 - ( дейінгі
барлық нүктелер үшін салынады. Салынған нүктелерді қосып ,
және олардың өндірістік жиіліктің жартылай мерзімінде
өзгеру қисықтарын аламыз.
а)
б)
а – сызықты трансформатордың;
б – сызықты емес трансформатордың.
1.5 Сурет ( Орамалардың кернеу мен ағын ілінісінің қисықтары
Бақылау сұрақтары
1 Сызықты және сызықты емес трансформаторлардың ВАС салу.
2 Осы трансформаторлардың қайсысын синусоидалы емес тогын алу үшін,
синусоидалы кернеуге қосу қажет және неге?
3 Жиілік көбейткіштері қандай принциппен жұмыс істейді?
4 Жиіліктің бірфазалы ферромагниттік үш есе күшейткіштің жұмыс
принципін түсіндіру.
5 Неге қосындылық магнит ағыны синусоидалы кіру кернеу кезінде
синусоидалы, ал әрбір трансформатордағы магнит ағыны синусоидалы емес?
6 Негізгі жиіліктің толық өтеу моментін қалай анықтауға болады (үш есе
күшейту моменті)?
7 Қайда және неге жиілік көбейткіштері қолданылады?
8 Әр түрлі жиілікті екі синусоиданы қалай қосуға болады?
2 Зертханалық жұмыс
Токтар феррорезонансы
Жұмыс мақсаты: конденсатор мен ферромагнитті өзекшесі бар
индуктивтіліктің параллель қосылған тізбегіндегі токтар феррорезонансын
зерттеу.
2.1 Қысқаша теориялық мәліметтер
Айнымалы токтың сызықты электрлік тізбектерінде индуктивтілік пен
сыйымдылықтың кедергілері өзара өтеледі және тізбектің баламалы реактивті
кедергісі нөлге тең болады. Бұл жағдайда, реактивті кедергі болса да, ток
пен кернеу фаза бойынша сәйкес келеді. Сызықты тізбектердегі бұл құбылысты
резонанс деп атайды. R, L, C элементтерінің параллель қосылған тізбегінде
реактивтік өткізгіштіктердің тең болуы кезінде токтар резонансы пайда
болады. Токтар резонансының шарты немесе .
Болаттан жасалған өзекшесі бар индуктивтілік (сызықты емес
индуктивтілік) пен конденсатордан тұратын сызықты емес тізбекті жоғары
гармоникалардың болуынан және ток пен кернеудің әсерлік мәндері арасында
сызықты емес тәуелділік болғандықтан резонанс құбылысын байқау қиын.
Сызықты емес индуктивтілік пен конденсатордың параллель қосылуы кезінде
токты баяу өзгерткенде кернеудің негізгі гармоникасының фазасы мен
амплитудасының секіріп өзгеруі байқалады. Токты өзгерте отырып сызықты
емес индуктивтілік пен конденсатордың волтьамперлік (ВАС) сипаттамалары
қиылысқан кезде токтар феррорезонансының режимі пайда болады, яғни -
тан дейін (2.2 сурет).
2.1 Сурет
2.2 Сурет
Егер, ораманың активті кедергісін және жоғары гармониканың шығындарын
ескермесек, токтар фероререзонансының шарты IL =Ic теңдігімен өрнектеледі.
Сызықты емес индуктивтілік пен конденсатордың белгілі ВАС бойынша
кернеулері тең болғанда сәйкес келетін ВАС токтарын алып тастап, барлық
тізбектің нәтижелік ВАС алуға болады (2.3 сурет).
(1(I) – сызықты емес индуктивтіліктің ВАС
(2(I) – конденсатордың ВАС
(3(I) – барлық тізбектің ВАС
2.3 Сурет
2.3 суретіндегі а нүктесі индуктивтілік пен сыйымдылықтың реактивтілік
токтарының тең болуына сәйкес келеді және токтар феррорезонансының нүктесі
болып табылады.
Тізбек тәжірибеде кернеу көзінен қоректенсе (энергия көзінің кедергісі
тізбек кедергісінен аса кем болады) тізбектің жалпы тогы мен I жұмсалған
кернеу U арасында баяу тәуелділік көрінеді (2.4 сурет).
2.4 Сурет
Тізбек ток көзінен қоректенсе (энергия көзінің ішкі кедергісі
тұтынушының кедергісінен аса үлкен болады) кейбір моменттерде фазаның
аударылуымен жалғасатын кернеудің секіруі байқалады (2.5 сурет),
(секіруге дейін – ток кернеуден фаза бойынша озады, секіруден кейін –
ток кернеуден фаза бойынша қалады).
2.5 Сурет
Энергия көзінің тогы шамалы өзгерген кезде тізбек кернеуінің күрт
өзгеру құбылысын параллель феррорезонанс тізбегінің триггерлік эффекттісі
деп атайды. Графикалық тәуелділікте (2.5 сурет) I тогының өсуі кезінде U
кернеуі b нүктесіне дейін баяу өзгереді, сол кезде ол U кернеуінен фаза
бойынша озып тұрады. b нүктесінде кернеу b′ нүктесіне сәйкес келетін шамаға
дейін өзгереді. Бұл кезде фаза аударылады – ток фаза бойынша кернеуден
қалып тұрады. I тогының төмендеуі кезінде кернеу с нүктесіне дейін баяу
өзгереді де, с′ нүктесіне сәйкес шамаға дейін секіріп өзгереді.
Сондықтан, тізбек ток көзінен қоректенгенде b-с бөлігі тізбек
жұмысының тұрақты емес облысы болып саналады.
2.2 Тапсырма
2.2.1 Сызықты емес индуктивтіліктің (конденсатордың) ВАС алу үшін
барлық аспаптарын қарастырып сызбасын салу.
2.2.2 Тізбек ЭҚК көзінен қоректенгенде сызықты емес индукивтіліктің
және конденсатордың параллель қосылған тізбегінің ВАС сипаттамасын алу үшің
сызбасын салу.
2.2.3 ЭҚК көзін ток көзіне түрлендіру сызбасын көрсету (ЭҚК көзіне
үлкен кедергіні қосу жолымен)
2.2.4 Сызықты емес индуктивтіліктің және конденсатордың 2.6 суретінде
берілген ВАС бойынша тізбектің L және C мәндерін анықтау.
2.6 Сурет
2.2.1-2.2.4 пунктілерін аудиториядан тыс уақытта орындау керек.
2.2.5 Сызықты емес индуктивтілік пен конденсатордың ВАС тәжірибелік
жолымен алу.
2.2.6 Сызықты емес индуктивтілік пен конденсатордың параллель
жалғанған тізбегінің ВАС тәжірибелік жолымен алу.
2.2.7 Ток көзінен қоректенген тізбектің ВАС тәжірибелік жолымен алу:
а) токты нөлден максимумға дейін баяу көтергенде;
б) токты максимумнан нөлге дейін баяу төмендеткенде.
1.3 Жұмысты орындау бойынша нұсқаулар
1.3.1 Сызықты емес индуктивтіліктің (конденсатордың) ВАС алу үшін
Тапсырма бөлімінің 1.2.1 пунктісінің электірлік сызбасын жина. 1 және 2
тәжірибелерде кернеуді нөлден максимумға дейін баяу көтеріп аспаптын бес
көрсетімін 2.1 кестесіне жазу керек.
1.3.2 Тапсырма бөлімінің 1.2.2 пунктісінің электірлік сызбасын жина.
Жұмсалған кернеуді баяу өзгертіп аспаптың 7 көрсетімін 2.1 кестесіне жазу
керек (3 тәжірибе).
2.1Кесте
1 Тәжірибе 2 Тәжірибе 3 Тәжірибе
U, B I, A U, B I, A U, B I, A
1.3.3 Тапсырма бөлімінің 1.2.3 пунктісінің электірлік сызбасын
жинап, ток көзінің шамасын баяу өзгертіп 2.2 кестесіне аспаптардың
көрсетімдерін жазып алу және кернеудің секіріп өзгеруіне сәйкес келетін ток
пен кернеудің мәндерін тіркеу.
2.2 Кесте
Токтың өсуі Токтың кемуі
I, A U, B I, A U, B
1.3.4 Бір графикте сызықты емес индуктивтілік (2.1 кесте 1 тәжірибе)
пен конденсатордың (2.1 кесте 2 тәжірибе) ВАС бойынша тізбектің ВАС және
эксперименталды алынған ВАС (2.1 кесте 3 тәжірибе) салу. Алынған қисықтарды
салыстырып, олардың арасындағы ерекшеліктерін түсіндіру. Токтар
феррорезонансы кезіндегі сыйымдылықтардың (конденсатордың) шектерін
анықтау, яғни және .
1.3.5 2.2 кестесінің берілгендері бойынша тізбектің ВАС салу және үш
режим үшін ток пен кернеудің векторлық диаграммасын салу:
С, С=, С.
Бақылау сұрақтары
1 Конденсатордың сиымдылығы өзгерген кезде ток көзінің секіру
кезіндегі тогының шамасы және секіруден кейін кернеудің мәні қалай және
неге өзгереді?
2 Әр сиымдылық кезінде ток көзінің тогын өзгертіп резонанс режимін
алуға бола ма?
3 Неге ЭҚК көзінен қоректенген кезде кернеуді секірмелі өзгерістерсіз
баяу өзгертуге болады?
4 Неге феррорезонанс тізбегіндегі кернеудің секіру құбылысын,
фазаның аударылу құбылысы деп атайды?
3 Зертханалық жұмыс
Ауыспалы үрдістерді зерттеу
Жұмыс мақсаты: Тәжірибелік және аналитикалық жолмен бір фазалы
тізбектегі R, L, C элементтерінің әр түрлі қабысуы кезінде ауыспалы кернеу
мен токты анықтау.
3.1 Қысқаша теориялық мәліметтер
Индуктивтілік пен сыйымдылықтан тұратын электр тізбектері жұмыс
режимінде сәйкесінше магниттік пен электірлік энергияны жинайды.
Индуктивті элементтердің магнит өрісінің тогы өткен кездегі
энергиясы Wт келесі шамамен анықталады
,
(3.1)
мұнда L – тізбек элементтерінің индуктивтілігі.
Сиымдылықты элементтің электрлік өрісінің энергиясы Wэ
,
(3.2)
мұнда С – тізбектің сиымдылығы.
Энергетикалық қалпын өзгертуге апаратын электрлік тізбектің жұмыс
режимінің өзгеруін коммутация деп атайды. Әрі қарай коммутация лезде өтеді
және коммутациялау құрылғыларда энергияның шығыны болмайды деп санаймыз.
Тұтынушымен генераторды ток көзіне қосқан кезде алынатын энергиянын
ауысуы, қуат және сол процесс өтетін уақыт аралығында (Р- энергия
көзінің қуаты) өрнегімен анықталуы мүмкін. Егер, нөлге ұмтылса,
яғни коммутация кезіндегі энергияның қорын анықтау, онда соңғы шамамен
анықталатын анықтау үшін Р(( ұмтылуы керек. Бірақ табиғатта
шексіздік қуат өндіретін генераторлар жоқ, сондықтанкоммутация кезінде
болады. Жоғары келтірілген пікірлер бойынша индуктивтілік
элементтердің магнит өрісіндегі және сыйымдылықтық элементтердің электірлік
өрісіндегі энергияның ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz