новая папка / (2) Петросян, Кантерина Лаб 3

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра электротехнологической и преобразовательной техники

отчет

по лабораторной работе №3

по дисциплине «Силовая импульсная техника»

Тема: ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ФОРМИРУЮЩЕМ

ДВУХПОЛЮСНИКЕ 2-го РОДА

Студент гр. 5401		Петросян П.Е.
Студентка гр. 5402		Кантерина Н.А.
Преподаватель		Вавилов А.В.

Санкт-Петербург

2019

Задание к лабораторной работе.

1. Постройте принципиальную схему пятизвенного формирующего двухполюсника (далее ФД) 2-го рода в окне редактора схем.

2. ФД нагружен на линейную активную нагрузку R_н = 1 Ом. Амплитуда импульса тока в нагрузке I = 500 А, длительность импульса τ = 1 мс. Рассчитайте значения емкостей и индуктивностей схемы.

3. Введите номинальные значения элементов схемы ФД согласно рассчитанным значениям. Постройте временные диаграммы:

- токов индуктивностей (на одном графике);

- напряжений на конденсаторах (на одном графике);

- тока нагрузки.

4. Постройте в окне редактора схем два ФД 2-го рода с тремя и четырьмя звеньями на основе уже существующей схемы. Постройте на одном графике временные зависимости тока в нагрузке каждого ФД.

5. Внесите активное сопротивление ячейки R_н = 0,05 Ом. Постройте временные зависимости тока в нагрузке для ФД с потерями и без потерь (на одном графике).

6. В ФД без потерь постройте временные зависимости энергии, выделяемой в нагрузке в течение импульса, для пяти случаев при R = ρ, R = 0,5ρ, R = 0,75ρ, R = 1,5ρ, R = 1,25ρ. Постройте график влияния рассогласования нагрузки на энергию, выделяемую в нагрузке (W_н/W_c – по оси у, R_н/ρ – по оси x).

7. Объясните полученные зависимости.

Выполнение работы

Принципиальная схема пятизвенного ФД 2-го рода представлена на рисунке 1, где R₁ – активная нагрузка, V₁ – источник питания, L₁...₅ – индуктивности, C₁...₆ – конденсаторы.

Рисунок 1 – Принципиальная схема пятизвенного ФД 2-го рода

Значения емкостей: C₆ = 1/2 = 0,5 мФ; С_k = 1/4 =0,25 мФ.

Значения индуктивностей: L₁ = 0,1 мГн, L₂ = 0,025 мГн, L₃ = 0,011 мГн, L₄ = 0,0063 мГн, L₅ = 0,004 мГн, L₆ = 0,05 мГн.

Амплитуда импульса тока в нагрузке I = 500 А, длительность импульса τ = 1 мс.

На рисунке 2 представлены временные зависимости токов в индуктивностях.

Рисунок 2 – Временные зависимости тока в индуктивностях

На рисунке 3 представлены временные зависимости напряжений на конденсаторах.

Рисунок 3 – временные зависимости напряжений на конденсаторах

На рисунке 4 представлена временная зависимость тока нагрузки.

Рисунок 4 – Временная зависимость тока нагрузки

ФД 2-го рода с тремя и четырьмя звеньями на основе уже существующей схемы представлены на рисунках 5, а и 5, б соответственно.

На рисунке 6 изображены временные зависимости тока в нагрузке каждого ФД.

Рисунок 5, а – ФД 2-го рода с тремя звеньями

Рисунок 5, б – ФД 2-го рода с четырьмя звеньями

Рисунок 6 – Временные зависимости тока в нагрузке каждого ФД

Внесем активное сопротивление ячейки R_я = 0,05 Ом. ФД 2-го рода с потерями и без изображены на рисунках 7, а и 7, б соответственно. Временные зависимости тока в нагрузке для ФД с потерями и без потерь представлены на рисунке 8.

Рисунок 7, а – схема ФД с потерями

Рисунок 7, б – схема ФД без потерь

Рисунок 8 – Временные зависимости тока в нагрузке для ФД с потерями и без потерь

Для ФД без потерь (рисунок 1) построены временные зависимости энергии, выделяемой в нагрузке в течение импульса, для пяти случаев при R1 = , R10 = 0,5, R11 = 0,75, R12 = 1,25 и R13 = 1,5 (рисунок 9).

Рисунок 9 – Временные зависимости энергии, выделяемой в нагрузке в течение импульса

Построение графика влияния рассогласования нагрузки на энергию, выделяемую в нагрузке (рисунок 10), производится по зависимостям (1) и (2):

, (1)

где W_н – энергия, выделяемая в нагрузке;

E – напряжение источника питания

R – сопротивление нагрузки;

τ – длительность импульса;

ρ – волновое сопротивление цепи.

, (2)

где W_нс – энергия, выделяемая в согласованной нагрузке;

E – напряжение источника питания

τ – длительность импульса;

ρ – волновое сопротивление цепи.

Рисунок 10 – График влияния рассогласования нагрузки на энергию, выделяемую в нагрузке

Выводы: в данной лабораторной работе мы рассмотрели электромагнитные процессы в формирующем двухполюснике 2-го рода. Из рисунков 2 – 4 видно, что напряжения противорезонансных контуров определяются током нагрузки, амплитуды токов индуктивностей всех контуров практически равны, т.к. данные цепи дуальны. Из рисунка 6 можно сделать вывод, что при увеличении числа контуров длительность импульса увеличивается, но уменьшаются длительность фронта и срез импульса, улучшается его форма. Из рисунка 8 видно, что при малом паразитном сопротивлении (0,05 Ом) характеристика импульса изменяется, т.к. изменяется добротность, уменьшается амплитуда импульса.

Стоит отметить, что с увеличением корректирующей индуктивности амплитуда первого выброса снижается, но при этом несколько увеличивается длительность самого импульса. При рассогласовании нагрузки, при уменьшении R_н энергия, выделяемая на нагрузке, приобретает большую синусоидальность и уходит от прямоугольной формы.