МУЛР 3 (Лабы ТОЭ в показательных программках)

13

Лабораторная работа №1. ИССЛЕДОВАНИЕ

ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ДРОССЕЛЯ

Программа работы

1. Получите у преподавателя задание на исследование дросселя.

1. Ознакомьтесь с конструкцией дросселя и нарисуйте ее в упрощенном виде в тетради для лабораторных работ.

2. Впишите в тетрадь (при необходимости введите также в модуль) основные технические (справочные) данные на исследуемый дроссель.

3. Ознакомьтесь со схемой для исследования параметров и характеристик дросселя и нарисуйте ее в тетради.

4. Снимите и постройте в тетради вольтамперную характеристику дросселя - зависимость потребляемого дросселем тока от напряжения на его обмотке I = f(U), а также зависимости от напряжения на обмотке дросселя активной составляющей потребляемой им мощности P = f(U) и коэффициента мощности cos = f(U); при этом обязательно исследуйте номинальный режим работы дросселя, т.е. режим работы при номинальном напряжении на его обмотке U = U_Н . Обозначьте на вольтамперной характеристике точку, соответствующую номинальному режиму.

1. Нарисуйте в тетради упрощенную схему замещения дросселя с последовательным соединением элементов ветви намагничивания, пренебрегая при этом активным сопротивлением и индуктивным сопротивлением рассеяния дроссельной обмотки, и рассчитайте ее параметры - r_m и x_m - при номинальном режиме работы дросселя.

1. Постройте векторную диаграмму, соответствующую упрощенной схеме замещения, для номинального режима работы дросселя.

2. Снимите осциллограммы тока в обмотке дросселя при напряжении U = U_Н , а также при двух других значениях напряжения, заданных преподавателем. Определите спектральный состав (не менее трех гармонических составляющих) кривой потребляемого дросселем тока i( t), представленной на одной из этих осциллограмм, при значении напряжения U, указанном преподавателем.

Указания по выполнению работы

Лабораторно-исследовательский модуль загружается файлом с:\LabWorks\ДРОССЕЛЬ\ДРОССЕЛЬ.EXE.

Ознакомиться с конструктивным устройством типового дросселя можно, обратившись к пункту главного меню «Конструкция» . О других возможных конструкциях дросселей можно узнать из соответствующих учебных или справочных материалов.

При обращении к пункту ниспадающего подменю «Выбор дросселя» пункта меню «Параметры» открывается диалоговое окно, в котором можно выбрать либо «Типовой дроссель» , данные о котором встроены в модуль, либо отметить пункт «Произвольный тип» (в этом случае обозначение типоразмера дросселя в модуль не вводится).

Технические (справочные) данные на типовой дроссель можно наблюдать в окне, открывающемся при выборе пункта подменю «Технические данные дросселя» пункта главного меню «Параметры» . Если же ранее выбран «Произвольный тип» , технические данные на дроссель вводятся в модуль самостоятельно в том же окне (с использованием справочных материалов).

Пункт меню «Схема» позволяет ознакомиться со схемой для исследования параметров и характеристик дросселя.

Окно, имитирующее стенд для проведения экспериментальных исследований дросселя, открывается при выборе пункта меню «Эксперимент» (см. рис.4).

Напряжение, подаваемое на обмотку дросселя, задается в окне ввода «U_ВЫХ » регулятора переменного напряжения, питающего данную обмотку (ввод значения напряжения заканчива-

Рис.4. Стенд для исследования параметров

и характеристик дросселя

ется нажатием клавиши «Enter» ). После этого в информационных окнах стенда высвечиваются значения всех величин, характеризующих режим работы дросселя.

Для наблюдения осциллограммы тока в дроссельной обмотке в схему проведения эксперимента включен осциллограф.

При проведении исследований учитывайте, что задание режимов с U  1.2U_Н не допускается, так как такие режимы являются опасными или даже аварийными для дросселя.

Перед снятием зависимостей I = f(U), P = f(U) и cos = f(U) подготовьте таблицу для записи экспериментальных и расчетных данных на 6  8 точек (см. табл.1.1).

Значения U целесообразно задавать в диапазоне от 0.2U_Н до величины, близкой к 1.2U_Н , уменьшая интервалы изменения напряжения по мере его увеличения.

Таблица 1.1

Экспе-	U , В
римент	I , А			. . .
	P, Вт
Расчет	cos

При расчетах используйте формулу:

.

Сравнить полученные вольтамперную характеристику I = f(U) и зависимости P = f(U) и cos = f(U) со справочными для исследуемого дросселя можно, используя пункт главного меню «Характеристики» .

Значения параметров ветви намагничивания в упрощенной схеме замещения дросселя при номинальном режиме его работы определяются по результатам предыдущих исследований с использованием следующих формул:

, Ом; , Ом, где , Ом.

П

.

.

.

.

.

остроение векторной диаграммы, соответствующей упрощенной схеме замещения, целесообразно начать с изображения вектора тока I в произвольном (например, в горизонтальном) направлении. Далее следует отложить векторы падений напряжения на сопротивлениях r_m и x_m , т.е. и , а также вектор напряжения на дроссельной обмотке, равный векторной сумме указанных падений напряжения. Обозначив на векторной диаграмме угол сдвига фаз между напряжением и током, можно определить значение коэффициента мощности cosи сравнить его с полученным в результате эксперимента.

При проведении спектрального анализа кривой тока в обмотке дросселя i ( t) следует воспользоваться правилами разложения периодической функции в ряд Фурье. Полагая, что эта кривая проходит через нулевое значение при  t = 0, можно утверждать, что она содержит только нечетные синусные гармоники и для их определения достаточно иметь данные о поведении функции тока на четверти периода изменения тока, т.е. на интервале . Такие данные можно получить, щелкнув мышкой на кнопке «Таблица» в окне с осциллограммой тока. При этом открывается дополнительное окно с таблицей значений тока в дискретные моменты времени на интервале (см. табл.1.2): данный интервал разбит на 10 равных участков (по каждый), и для каждого из них дается значение тока в центре участка.

Таблица 1.2

Интер-вал  t			. . .
ik , А	i1	i2		i10

При обработке таблицы целесообразно использовать графический метод определения гармоник ряда Фурье. Применительно к рассматриваемому случаю формулу для расчета амплитуды -ой гармонической составляющей тока можно привести к следующему виду:

,

где = 1, 3, 5, …; - значение при значении  t, для которого определено значение тока i _k (при значении  t в центре соответствующего временного участка).

Вопросы для самоконтроля

1. Расскажите о возможных конструктивных исполнениях дросселя, его назначении и принципе действия применительно к электрическим цепям переменного тока.

2. Напишите уравнение баланса напряжений в обмотке дросселя, работающего в цепи переменного тока. Изобразите соответствующую этому уравнению схему замещения дросселя и поясните физический смысл входящих в нее сопротивлений?

3. Постройте векторную диаграмму дросселя.

4. Как экспериментальным путем определить параметры ветви намагничивания упрощенной схемы замещения дросселя (при допущении об отсутствии активного сопротивления дроссельной обмотки и ее индуктивного сопротивления рассеяния)?

5. Какова основная причина нелинейности вольтамперной характеристики дросселя?

6. Почему при увеличении напряжения на дроссельной обмотке коэффициент мощности уменьшается?

7. Почему при увеличении напряжения на дроссельной обмотке в кривой потребляемого дросселем тока появляются высшие гармоники? Каким образом можно определить гармонический состав кривой тока, используя осциллограмму этого тока?

8. Какие виды потерь энергии (мощности) имеют место в дросселе? В какой вид энергии преобразуются эти потери?