Протокол измерений к лабораторной работе № 22
«Схема замещения катушки с ферромагнитным сердечником»
Схема замещения электрической цепи представлена на рис. 1П.
Рис. 1П
Экспериментальные данные представлены в табл. 1П.
Таблица 1П
| Напряжения | U = 3 В | U = 4 В | U = 5 В | U = 6 В |
| I, мА | ||||
| Р, Вт | ||||
 |
Работу выполнил: ___________________________
Работу проверил: ____________________________
Содержание отчета
1. Нарисовать схемы замещения катушки с ферромагнитным сердечником. Перенести экспериментальные данные из протокола измерений.
2. По экспериментальным данным рассчитать параметры последовательной и параллельной схем замещения катушки с ферромагнитным сердечником.
3. Построить зависимости параметров элементов схемы от величины приложенного напряжения.
4. Для напряжения 
В построить векторные диаграммы напряжений и токов для последовательной и параллельной схем замещения катушки.
Отчет по лабораторной работе № 22
«Схема замещения катушки с ферромагнитным сердечником»
Электрическая схема исследуемой цепи представлена на рис. 1.
Рис. 1
Опытные данные из протокола измерений представлены в табл. 1.
Таблица 1
| Напряжения | U = 3 В | U = 4 В | U = 5 В | U = 6 В |
| I, мА | ||||
| Р, Вт | ||||
| |
Параметры схем замещения
На рис. 2 и рис. 3 представлены возможные схемы замещения катушки с ферромагнитным сердечником.
 Рис. 2 |  Рис. 3 |
По экспериментальным данным выполнен расчет параметров цепи по схеме замещения рис. 2:
; 
= 
; 
.
По экспериментальным данным выполнен расчет параметров цепи по схеме замещения рис. 3:
; 
= 
; 
.
Результаты расчета параметров представлены в табл. 2.
Таблица 2
| Напряжения | U = 3 В | U = 4 В | U = 5 В | U = 6 В |
 , Ом | ||||
| , Ом | ||||
 , Ом | ||||
 , Ом–1 | ||||
| , Ом–1 | ||||
 , Ом–1 |
На рис. 4 по данным табл. 2 построены зависимости от напряжения параметров , , цепи (рис. 2).
На рис. 5 по данным табл. 2 построены зависимости от напряжения параметров , , цепи (рис. 3).
 Рис. 4 |  Рис. 5 |
Векторные диаграммы
Для напряжения 
5 В по данным табл. 2
комплексное сопротивление катушки 
Ом.
В цепи (рис. 2) ток 
= мА.
Напряжения:
В;
В.
Для напряжения 5 В по данным табл. 2
комплексная проводимость катушки 
.
В цепи рис. 3 токи:
А;
А;
А.
На рис. 6 в масштабах 
___ В/см и 
___ мА/см построены векторные диаграммы напряжения и тока для цепи, показанной на рис. 2.
На рис. 7 в масштабах ___ В/см и ___ мА/см построены векторные диаграммы напряжения и тока для цепи, показанной на рис. 7.
| Последовательная схема замещения | Параллельная схема замещения |
 | |
| Рис. 6 | Рис. 7 |
Работу выполнил: __________________________
Работу принял: ____________________________
Лабораторная работа № 23
Явление феррорезонанса
Целью работы является экспериментальное получение характеристик для действующих значений напряжения и тока в нелинейной цепи периодического тока и исследование явления феррорезонанса.
Общие сведения
В лабораторной работе исследуется цепь с последовательным соединением катушки с ферромагнитным сердечником и конденсатора. При расчетах напряжений и токов установившегося периодического режима в этой цепи используется метод эквивалентных синусоид. Пренебрегая потоками рассеяния, примем схему замещения катушки в виде, показанном на рис. 22.1. Тогда схема замещения исследуемой цепи примет вид, показанный на рис. 23.1.
Согласно принятым допущениям можно определить реактивные сопротивления катушки  . Зависимость  является нелинейной функцией тока I (рис. 23.2). Тогда зависимость  также нелинейная функция тока. Изменяя величину входного напряжения, можно получить ток  , при котором  . В цепи возникает резонанс. В отличие от линейной цепи, состояние резонанса достигается изменением величины приложенного напряжения. Это явление называется феррорезонансом. На рис. 23.3 показана векторная диаграмма цепи (см. рис. 23.1). На основе этой диаграммы получены соотношения, связывающие токи и напряжения исследуемой цепи:  ;  ;  . |  |
| Рис. 23.1 | |
 Рис. 23.2  Рис. 23.3 |
Графики зависимости  показан на рис. 22.4.Участок  кривой обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением и поэтому является неустойчивым. При изменении входного напряжения возникают скачкообразные изменения тока (на рис. 21.4 от a к с и от b к d). |  Рис. 22.4 |
Режим феррорезонанса соответствует точке 
кривой . В этом режиме входное сопротивление цепи активное 
.
Содержание и порядок выполнения работы
В лабораторной работе исследуется нелинейная цепь с последовательным соединением катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником и конденсатора. Источником синусоидального напряжения частой f = 50 Гц является МОДУЛЬ ПИТАНИЯ UZ3. Измерения выполняются приборами из блокаИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ. Катушка с ферромагнитным сердечником расположена в модуле НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, конденсатор – в модуле РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. Рекомендуемая величина емкости С – 68 или 82 мкФ.
· Собрать электрическую цепь, показанную на рис. 1П протокола измерений.
· Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.
· Включить автоматический выключатель QF модуля питания и тумблер SA2 источника UZ3. Установить на входе цепи напряжение U = 0.
· Плавно увеличивая величину приложенного напряжения, получить зависимость 
. Обязательно зафиксировать напряжение, при котором происходит скачкообразное увеличение тока. Данные занести в табл. 1П протокола измерений.
· Плавно уменьшая величину приложенного напряжения, получить зависимость . Обязательно зафиксировать напряжение на входе, при котором происходит скачкообразное уменьшение тока. Данные занести в табл. 1П.
· Выполнить расчеты, приведенные в протоколе измерений.
· Закоротить участок цепи с конденсатором. Плавно увеличивая величину приложенного напряжения, получить зависимость напряжения 
. Данные занести в табл. 2П.
· Протокол измерений утвердить у преподавателя.
· Выключить тумблер SA2и выключательQF модуля питания.