новая папка / (2) Петросян, Кантерина Лаб 3
.docxМИНОБРНАУКИ 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 Rн = 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 Rн = 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 (Wн/Wc – по оси у, Rн/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; Сk = 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 Rя = 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 Wн – энергия, выделяемая в нагрузке;
E – напряжение источника питания
R – сопротивление нагрузки;
τ – длительность импульса;
ρ – волновое сопротивление цепи.
, (2)
где Wнс – 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 Rн энергия, выделяемая на нагрузке, приобретает большую синусоидальность и уходит от прямоугольной формы.