Лабораторная работа№17 исследование особенностей установившихся режимов работы нелинейных цепей

17.1. Цель работы

Исследование вольтамперной характеристики цепи из последовательно соединенных катушки с ферромагнитным сердечником и конденсатора.

17.2. Подготовка к работе

17.2.1. Изучив описание данной работы и необходимый материал по конспекту лекций и литературным источникам, ответьте на все вопросы для самопроверки.

17.2.2. Проведите предварительные расчеты.

17.2.3. Заготовьте табл. 17.2.

17.2.4. Нарисуйте электрическую схему эксперимента.

17.3. Предварительные расчёты

17.3.1. Используя ВАХ катушки с ферромагнитным сердечником из лабораторной работы №16 и заданное из табл. 17.1 преподавателем значение ёмкости, постройте ВАХ электрической цепи по рис. 17.1 для r = 0, 100, 200, 500 Ом.

Таблица 17.1

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8
С,мкФ	2,0	2,25	2,5	2,75	3,0	3,25	3,5	3,75

Если r=0, то U(I)=|U_L(I)-U_C(I)|= .

Если г≠0, тo ,

17.4.1. Соберите схему по рис 17.1.

где U_r=rI.

Рис.17.1

Резистор r представляет собой последовательно включенные резисторы R₁, R₂, R₃, и R₅. В качестве катушки L используется первичная обмотка B-Y трёхфазного трансформатора стенда. Изменяя с помощью ЛАТРа напряжение питания от 0 до максимального значения, снимите зависимости U_L=U_L(I), U_C=U_C(I) и U’=U’(I), где напряжение U_L(I) соответствует показаниям вольтметра V₃, U_C(I)-V₂ и U’(I) – V₁. Эти измеренные величины занесите в табл. 17.2.

Таблица 17.2

U I	UL	UC	U’

Особое внимание при эксперименте следует обратить на участок 1-3-2 нелинейной ВАХ U’(I). Если в точке 1 при увеличении тока будет иметь скачок в точку 2, то следует увеличить значение сопротивления r. Если скачок тока не удаётся исключить, то нелинейную зависимость U’(I) снимают в два этапа: сначала участок (0-1), увеличивая ток от 0 до некоторого значения I=I₁, и после скачка участок (2-5) от I₂ до I₅=I_MAX. Потом уменьшают ток от I₅ до I₂ и, далее, до I₃ момента скачка в точке 3.

Токи в точках скачков 1 и 3 постарайтесь измерить по возможности более точно.

17.5. Обработка результатов измерений

По данным табл. 17.2 постройте зависимость U_L(I), U_C(I) и U’(I). Проанализируйте расчётные данные и экспериментальные кривые и сделайте выводы.

17.6. Вопросы для самопроверки

17.6.1. В чем состоит особенность многозначной вольтамперной характеристики?

17.6.2. В чём причина скачков тока?

17.6.3. Можно ли устранить скачки тока в цепи с последовательным соединением конденсатора и нелинейной катушки?

17.6.4. Как называется точка вольтамперной характеристики, где имеет место скачок фазы тока?

17.6.5. Можно ли аналитически найти периодический ток в цепи с последовательным соединением С и нелинейной катушки?

17.6.6. В чём заключается расчёт периодических процессов в нелинейных цепях с помощью метода гармонического баланса?