/
Author: Рекус Г.Г. Чесноков В.Н.
Tags: электротехника электроэнергетика электроника лабораторные работы
ISBN: 5-06-000110-5
Year: 1989
Text
Г.Г. РЕКУС, В.Н. ЧЕСНОКОВ
ЛАБОРАТОРНЫЕ
РАБОТЬI
по электротехнике
и основам
электроники
•
Часть 1
Москва
<<Выс111ая W1'0ЛI>> 1989
ББК312
РЗб
УДК ti21.З
4 "11 ,.ктротехннкн. ,лектроннкн 11
р•и•н,•н
1
и; к•Ф•А~rо ,mс:тнтуr1 хнwнческоrо ~.саwнно
,.,,к,роа■то"1тнкн ,..,ос;о•~" те.u/ нnук, проф. Г. А КapJ1awe1);
строенн" (1•• 1<J1ф<Аро ,':
1~111
,..,
Москоаскоrо 1111с:т11тута стали
••Ф•АР• о6ше11 5пфектро O А·Р техн. ноуи, проф. А. f. Красно
" cn.11 ■..,• (з•• ка иро
nм~.скнд)
Рексrr ЧесноковВ.Н.
6
~аб~р;~орные работы по электротехнике н ос-
новам электроники: Уче6. посо6не для неэлектро:техн.
вузов '"' • Высш
шк., 1989. -
240 с" нл.
cneu.
-
-
1••··
ISBN 5-06-000110-5
в •••rt np)4•t"Arны оnмс1нн• л1dор1торны• р1сSот, О(Но■нwе т-еоре•
,м"rc••t noAO*tttн•. odw"e ... е-тоамчес:хне рехоwен41uмн, nрuстаменw
OCNoiмwc ..мtxrpoн,wtpм,e.,ьнwti npkбopw. nра1кл1 теаннх.н «le1on,c.
•ос-rм
2JО2020000(4З09000000)-195
171
_
89
001 (01)-89
J'~ебное шдание
Pekyt Грнrорнк Гаврилович
Чесно■оа Владлен Нмкопаеанч
ЛАБОРАТОР/fЬ/Е РАБОТЫ
no ме•тропхнн,се н осноаам мекrронмсн
ББК 31.2
6П2.1
311 pt.1••UJ1ttl 6. Н Гр,ф~ио• Pr.11trop Е. А Орио•а.. MAaawмl fr•••тop
• · 1 no,.,,.c.t,.o Xr•o•«e11«••w• р«1.1•тор Т. М. Сс•орчо•а Tt1•llf'ft:C11t11t ре•••·
n,a, Ю. А. Хор,,о • Г. А, Bw.o.,podo,o Корректор В. !. К.ожу,сv1tо
Н6 Н. 8060
IЬ1 Н, ЭР-47-t. Са1110 • ••бор 01.01 88. ПоАD, 1 ,a.. ,r• 10 02 89. Форм1t
ll)CfO,'/н ,,.... ·•tP•. ÕЕ•тtр• А•тср•r)'р ..... n, ... ,. IWCO••·
~"'"
12,80 1<л ""·
•·
12;,1 )с.о, ap.-an, 12,(8 )•••1LI■. •· Тар•• 30000 1u
Ja. .16 lfl? Urwa •~ аоо .
.llu,,r,a.c,ao •Bw cw aa waCAt>, 101430, Мое•••• fСП-4, Htrл••••• t••• ;r.. 29/14.
-t:::•k••• D0.1 ■rp1ф•owd1мaJ Con,no.t•rp1фn901111 np■ Гky•1pnм•wo11 ■о
,.. _ _ • ССС.Р •о Au1» 1111a1rr.-~т,, .-сцw,рафw• ■ •••••ol ,oprou ■. 1$0014.
~•u•. У•· C•o4o•w. 517
5-Об-000110-5 ~ Издательство cBwcwa• wкопа.11, 1989
~........ IIA./JI• ••('Jб 7 1000 7 10 ,,.,
,-.,._
•
• ....r.
- -. .- ,• .ltмual'ollco• .... А,64.
ПРЕДll 1 ; IUBИE
Основными нвnравле1111ямн экономнческоrо и соuналь
11oro развития СССР 11.i 1986-1990 годы н на период до
2000 года поставлены задачи дальнейшего развития на
родного хозяйства на базе новой техники н ускорения
научно-технического прогресса . Выполнение этнх задач
неразрывно связано с широкой автоматизацией и совер
шенствованием технологических процессов. что невоз
можно без внедрения в производство средств автомати
заuн11, созданных на основе электротехники, электроники.
вычислительной н микропроцессорной тею111кн .
В современных условиях инженер любого профиля не
может акт11вно содействовать совершенствованию техно
логических процессов без достаточно глубоких знаниli ос
нов электротехники и промышленной электроники. В свя
зи с этим учебными манамн технических высших учеб
ных заведений СССР предусмотрен курс эпектротехник11
11 основ электроники, nри изучении которого немаловаж
ное значение имеет лабораторный практикум. так как
выполнение лабораторных работ способствует боnее глу
бокому усвоению основных теоретических положений
изучаемых электротехнических и электронных устроАсrа.
В процессе выполнения лабораторных работ соэдаm
ся определенные условия для получения студентами необ
ходимых навыков в пользовании разнообразными аме
рительиымн приборами и злектрооборудован.ием, ':tO так
же имеет большое значение. Наряду с зтим в ХОАе '8UIIOII•
нення лабораторных работ у студентов 11ua~
определенный опыт зксnериментнровавu • Р•~
критический nо.цход к результатам npolleAU~
мента.
В соотаетсrанн с: nporpaммol ~
н основ злектрониu uя CfYAtll'IOI
скнх (нuпекrротеuнческu)
учебных ~аве.аевн:1 IJleA)'Ot
ТОРНNot P•AtP
цепи
мad1-hac1<; .nar-ad.r-u
иrпн, n,рrжод, ые п~юцес:с:ы, основы э,~ектро11н1,11, 1<ату111ка
нндуктнвностн с ,.,, -ннтопроводом, м"r1111:11ыА ус11л11тель,
однофаэ,rы11 rра11сформатор, ас1111хро1111ын электродвиrа.
тмь. электродвнrатель посrоян11ого тока, с11нхрон11ы11
электродвнrатель н сельснны
Данный ЛiJ6Оратор11ы1i практикум составлен прнменн
тельно к у1111версаль11ым учебным лабораторным стендам
тнnз ЭВ-4•, однако 011 может быть использован и nрн
11ал11ч1111 нествндартноrо лабораторного оборудовання.
Авторы выражают глубокую благодарность рецензен
там: коллективу кафедры электротехннкн, электроннкн
н !lлектроавтоматнхн Московского института химического
машнностроення (зав. кафедрой д·р техн. наук, проф.
r. А. Кардаwев) н коллектнву кафедры общей электро
тех1111кн Московского института стали и сплавов (зав.
кафедроli д-р техн. наук, проф. _А. Е. Красноnольскид),
сделавшим ряд важных замечании по тексту рукописи.
Пожелания н замечания по книге просим направлять
по адресу: 101430, Москва, ГСП-4, Неглннная ул
д. 29/14, нздательство сВысшая школа».
••
Авторы
t 1. ПРАВИЛА BHnPEHHUO РАСПОР11ДКА
Н техники 5ЕЭОПАСНОСТИ
rlPИ ВЫIIОЛНЕНИИ ЛА50РАТОРНЫ.Х РАЮТ
Прн работе в лабораторнн sлектротехники II sлектро
ннкн во нзбежа11не несчаст11ых случаев, а также nре•
девреме11ноrо выхо4а из строя приборов и sлеnрообору
довання студент прн выполнении лабораторных работ
должен строго выполнять сле4у~ощне правила анутреа
неrо распорядка и техники безопасности :
1. Прнстуnая в лаборатории к работе, сту4ент Аолмn
ознакомнться с правилами внутреннего расnоряАХа II та-
11нкн безопасности.
2. Студенты обязаны не только строго выnопнать S'fll
правила, но и требовать неуклонноrо 1ыnОJ1не111111 111: or
CBOIIX товарнщеА.
З. ПoCJJe ознакоNЛення с nравмами 811утре::11еrо
рас11орядка и инструктажа по технике безоnас:нос:п
студент допжен расписаться в соотаетст ■)'IDЩем •JР
напе.
4. При работе 1 .11абор1тори11 uтеrоричеса saape
щается приносить с собоА вещи • DpeAllenl, aarpoмq.
дающие рабочие места, cnocoCSc:nJl)щн,- COUlhD JCIO-,
внй, моrущн.х nрnес:тн х нapywenD upuu ....,,•••
безопасности.
5. В лаборатории sanpeщae1ca 1'рО111О
покидать рабочие места и DlpeXOAIIТI, or оамrо
к .друrому.
6. Прнс:туn11 к p1CSo1e • ••борnорв.
..
группа Аuнтса u ClpllJ'UII. ID!Of• 8811st
IОТСЯ ПО .111CSopnop1WК с,......
7. ЛаСSоратор•
_ pado11,
IЫПOIIH'811al D0 pispe!UIIQIID
calf'ICJO.
8. Cdop~
'IUЬRIIII■
HHI 1
,111С,О
мacl1-hocll;.n or-od.ru
моста. мrктрнческНА 1(0/IT.JКТOD асеА раJымных с~4нне
н/1
мектрнческоА uenн, необходН.
!J llрнсту1111н к ~6oJ~e к стенду не подано наnрянсе.
мо убr..2нrы11 • том,
..
нческо~i цепн необходимо еле.
10 Прн сборке w~ект,r"rельные провода 11е лереrнба.
3
,
тrw, что6ы сосдн ,нын. Приборы н злектрооеsо.
11
не скручнввлнсь "~вк чтобы было удобно нwн
.,,,нне р11ССТ/JIIЛЯЮТСЯ
•
IIJ~■arьc11
ческвя цепь предъявляется дЛJI
11 Собранная ,.,~..,-тр,~н ,дежурноwу лаборанту.
-~.ркн npeno.дaaarc.~~pнчecкoii иеп11 под 11алряженне
12 Включенн)е з~:заоднтся только с разрешения н а
_.,,е проверки пр
б
стuнн 11ре11одвuвтеля нл11 ла ора11та.
утr бна ужс,11111 нс,rсnрав11остей в злектрнческоА
13 ~н
O
Р ,,~мед 1е11110 отклю•111ть се от пита.
•
Ш'vuA0,1/flolO ~ •
бо-
t11 сетн н лолож11ть об 9rом преподавателю нлн лв
11 (lереклю•1е1111я н 11сnрамення в собра111101! злек
ческоА иепн разрешается nро11эводнть только при ОТ·
ченно"' наnряже1111н литания.
15 Запрещается пр11касаться nальцамн, карандаша.
н лруrн1о1н прелчетаын оголенных токоведущих частеА
1рн•1ескоЛ иеnн, находящ11хся под напряжением .
16. Прн работе с ко11де11саторами СJJедует nомннть,
на нх заж11м11х, отключенных от сетн, некоторое вре
со.11ра11яется электрнческнн заряд, моrущид быть nрн
о/1 nораже1111я электрнческнм током
17 flpн об11аруже11н11 nоврежде11нii электрн ческого
ру,1011а11ня и nрнборов сте11да, а также nрн появлении
а, сnеuнфн1,ескоrо эа11аха нлн нскрення необходимо
емен110 виключнть 11аnряже11не nнтання стенда и нз-
11ть об ,том преподавателя нлн лаборанта.
18 После выnол11ення лабораторнон работы необхо
о •ык.,ючнть напряжение nнтання стенда, разобрать
дуемую мектрнческую цепь н nрнаестн а ПОРЯАОIС
~ место
9 8 случае поражения человека электрическим
11 Необходимо неме.менно обесточить стенд, 1ыкn1О
••nряженне питания.
рн потере сознания и дыхания необходимо вемц
.tе•но ОСаобо4Нть nострадавwего uт стесня1ОщеJ
OAeЖJaw II деАать нсq,сстаенное дьrцние до npиCS
lplq
•
f 2. 01ацн~; METOДH•IF.Ct<Ht: l'Еt<ом,:11дАЦНН
tf УКАЗАНИЯ 110 ВЬIЛОJ11tt11ню JIAБOPATOP\11,IX. l'ALOT
Подrотовка II пабораторным работаr.t, JlвGor,nтop,iы1.:
работы в группах проводятся в соотuетств1111 с рпс11нса
ннем учебных занятнн в ннстнтуте н 8 течение оnределс11•
11oro временн Поэтому для выnол~н:111111 лаGораторных
работ студ~11т должен руководстоооат~.ся следующими
положеннямн:
1) предоарнтелы10 ознакомиться с rраф11ком выпол
нения JJабораторных работ:
2) в ним а тел ь110 оэна комиты:я с описан нем соотоет
стоующен лабораторной работы и устаиоо11т~., в •1ем сос
тоит оснооtJая цель и задача этой работы·
З) по лекционному курсу н соответствующим литера
турным источннк~м изучить теоретическую часть, oтttO•
сящую.::я к да1111он лабораторной работе;
4) до nроведе11ия лабораторной работы nодготоонть
в рабочей тетради соответствующие сх~мы, ми,,JJиметров
ку для построен ия графиков, таблицы наблюденнй II рас
четные формулы;
5) неподготовленные к работе студенты к оыnол11е1111ю
пабораторной работы не допускаются.
Выполнение .11абораторных работ. Успешное выпол11е
иие лабораторных работ может быть достигнуто в то"'
случае, если экспериментатор отчетливо представляет
себе цель экспер11мента н ожидаемые результаты. поэто
му важным условием обстоятельност11 проводимых нссле•
дованнн является тщательная подготовка к лаборатор11он
работе. При зтом необходи м о соблюдение следующнх
требова вин.
1. Перед сборкой электрической цепи студенты долж
ны предварительно ознакомиться с элеt.,рнческим обо
рудованием и его 11оминальнымн даннымн•. а также с нз•
мерительными приборами, предназначен11ы мн мя прове
дения соответствующей лаборатор1tоii работы.
2. Сборку эдектрической uenи необходимо произво
дить в точном соответствии с заданием. Целесообразно
вначале соединить все элементы цепи, включаемые после
довательно, а затем - параллельно. Электрические цепи,
•
Но11нна.11~нw11■ .uн11111111 ■м■mCJI Jlll'ltи■■ 1'0IUI, 11ара•е11111 а
11ошнОСТ11, 111 1Шторме р1ссчит1иw cooraerc1 ■7IOIIUle -•putt11111•«••
устроlстп.
мad1-h ac1<; .naГ'ad.Г'u
"
с.араr
е.оwенлуетсr, соединять npc».
.р
81v1,г,
11
TI
•
""
rо
6орк11 электр11чсск11я иtnь Ао.,__
1 ГI с 011он•
1
-,11нп с п аеркн DУ.лючать иеnь no_.
.,
8
6иrь 11pt-A1,nвлr111 М"~~ ~ра.1,,..шеннн npenoдa■arц•
~ож/1? толь...,
r-
••np111«t'HHCN ~
м• А мурноrо .,,6ора;т:сех nрн6оров в лроuесс:е ■ыnо.,.
4 З•111сь пок•,,~н" боты следует nро11.зводнть no 803-
•• л16ораrир11оп ра
"ыстро
'"llйllpCJICHIIO lf "
•
•нtХrн о"
е,,нЯ заносятся студе11тоw • c■oio
6 Ре,ул1,таrи нзwер
ую 1~Р11•::О11нен11я отдмь11оrо этапа лабораторноА
8. IJ~ л1,таты опыта вместе с лростеАwнwн конт.
.., Р
У - 11 u 11 лред-ьяоляются для проверки npe.
1о11ыш1 расч.. , м
"
,ателю ло ра:,6оркн ,лсктрнческоn uепн.
7 Ра 1б11раrь 9лrкrрнческую uenь, в также nереходнт•
с6орке ,r?aofi можно только по рвэреwе1111ю препода .
•
в после око11•101111я работы в лаборатор1111 рабочее
0 .аолж110 быть лр11оеде110 в порядок.
9 в тс•1е11не всеrо врсиен,1 эа11ятнli в лаборатории
:,e11n., обяJаны находнты:я 1111 своих рабочих местах.
о.11нть ю nо1,4еще11ня л116орпторнн во время эанятнА
но тс:..,ько с ра,решення преподавателя.
Оформление оr•1ета rro лабораторным работа... Сос-
1:111,е отч(.>Та о прове,а.е1111ых иссле.а.овв1111ях является
11е,1ш1111 ,rono:.,
выпол11е1111я лаборатор110А работы.
xaж.aofi оыпол11е11нод работе в p1160•1eli тетради сос-
11101 отчет, ру11000.а.ствуяс1, слелующнмн положе.
AIH
1J указ,ть 11а1в..11111е II nорядкооы/i номер nаборатор.
работы, а также кратко сформулировать цель ра-
J укаэать тип н номннальные данные нспыrуемых
рнчес:кнх машнн н аппаратов, а так.же типы, номера.
елы НЭNере11нА, кпасс точности н системы нэмер■•
.,х nрн6оров, нсnольэуемых nрн выпопненнн .11або
мод работы (например: амперметр тнnа M42J(IO,
985, маrннто1лектрнческоli системы, 30 Аелен., nре
е~ннА ЗА, кп. 1,5);
схемы н rрафнкн аычертнть с помощью трафареrа
н111е11ера нпн цнрkупя н лннеАкн с со4Jtl04евием
•11irтw1 стан.uртных усло1ш,ц обоэна11еннА·
4J rpaф•'ltCJrнe Jа1нсммос:тм .uт• 8 npa~oy
fucтa.c 1ООр.ь111т • 1t1cwтaese. с: Р•••омервwq •
•
мн; nрон111О.11ьиыА перенос нач1J11 коор.ьмат • .аоаус
каетс11, на rр1фнк11t Необаоанwо нанос11Т., •11еnер•мем
т1пы1ые точки,
5) отчет по кажлоА пабораторноА работе &ОА•е•
СОАержать OCIIQIIHЫe ВЫIЮJЩ
f 3. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ )'I\Hlf.PCAnьнoro
ЛAliOPATOPHoro СТf.НАА ТИПА 81-4
У11нверсапь11ыli пабораторныА стен4 по MtlCТpoteu••
ке и ос11овам эпектро1111км состоит М3 Авух 11104упеА: сек•
uин зпектрнческнх цeneli м основ ~ектронмкм (ceкWta /)
11 секции эпектрнчtских wвшни (секция 2) (рис 1)
ГiSiffi -
••
@;
til'11 (i(; :·! :: с :, : ==а
•••• ,
:1,::,
••••
z ••••••• •.
_,
,~
:
~,.:. ·.,,i
.
-
-
-
•··
·-:
...
-
·-··
6.,
•
о--
---
-· ....
-
-
.
.... -
..
.-... -
•
•
...--::,,,,,,,.,
Р8с. 1
На секции I c,ew IIID08н■IO
боты no J.11ектр11-.ес11Р1 lttlll
1-6), ОСН08881
9)ИNt
1
р
мod1-hod; .narocl.NJ
eкuнll кажлая из 11их IIN<'e1' с
111 Ь ,,.,.. нaJIIDЧt'//H Jl
бору.аооа11н 1 11 KONIIOIIOBKH ,1f
Jt'J r11ую не к,~мл кты о лраол 1111я
C'JIII 81 е r/1 И пультов ) (c,w р11с /) COCTOIIT из •ос:~
Лиuев я ч11сть сек~1tн3 них указnны соответствующн1
мн na11eлell 1111 кажло, и
н мrра
рнческ,сх иепеГI, уст1111овле11ных на
lJce 1лrwе11ты :1ле:"о"денсаторьr, диоды II пр.), нмеlОI'
а1нrлн1 (рез;с;:;::,~~кое обозначен11е 11а лнuевоА ча~
:::;:g1:«:,11_,,!;р"ческt1 лодсоед1111ены к соотвстствующнll(
ne;:::Op лементов 9,1ектрнчсск11х 11елей лабораторнw~
бот н лодклю•~е1111е их к соответствующнм ffсточннка11
,.
ествляется с IIOMOЩl,IO CO!.'ДH/IIITeлell, нэrо-
81fТIННН осущ
tоuенных 8 внле г11бкнх проводов, з11ка11ч11вающнхся
IIТeкrpoN Соед111111телн, входящие в комплект стенАа,
IJlt'IOT P/J 111ые Д/1/11/ЬI. Для удобства 110/lbl)OBЗIIHЯ они
8tlem трн IJBt'Тa: си11нс (корuткнс), крвс11ыс (среднеА
»нны) н желтые (длнн11ые).
На столе сск111111 / стенда размещена панель нстоq.
8.111(0В ЛНТ/11/НЯ, 113 котороli расло.1ож~11ы: KIIOЛKH ВkЛIОЧе
.,,. н оыключе1111я r1одвод11иоrо к 11с11 напряжения nнта-
1ня, к11олка nключсння pery.111pyeмoro напряжения nepe.
•tнноrо тока, к11опка включе1111я реrул11руе.моrо 11аnряже
••• nостоя1111оrо тока;
ручка регу.1ятора 11аnряження:
оnка оклю11сн11я стабнл11з11роо1н111оrо 11аnряженИJ1
~=тоя1111оrо тока 128; с11r11аль11ые лампы, св11детельст■у•
щне о налнчнн н.,н отсутств11н 11аnряження nнтання.
В ннжнеА части секцн11 / стенда под откндныи стопо
1хо.11нтся шкаф для хро11е11ня ~енератора звуковых час:
• нэмернтель11оrо комплекта
К505 н комплекта иа•
ьных блоков
В комплект входят следующие настоль11ые блоки: маr
ноrо уснлнтеля; сельсн11ов; катушки нндуктнвнос-rн:
офа,ноrо трансформатора.
ПоАключенне секцнн / к nнтающеi! сети осущ:есrа.
ся аатоматнческнм выключателем, установленным и
lle80A ее части, под столом.
Л•11е■а11 ч1сть секцнн 2 стенда (см. рнс. 1) с
■ec1C011WU1x n■не.леА, расnоложеннwх над столом.
• 11.1мернтелыых приборов установлена а аерхнеl 'W
C'eK1i11• • пинцет ICJO ее wнрину. На панели ра
ID1ttp11ТUwu,e nрнборw, фуикцнонu•иое
80iOJ'IЦ О11J)Целе110 С:ООТ.-етс:тауаоЩIIМИ 1
.....
llнжl." r1а11м11 НJNrрнте.,~.ных прнбороа ус:таноменw
спевn 11а11раво СJ1rдуt01цне три na11en11 с snewe11т1wн уп
раоле1111n и с11r11апн1ацнн общаи панель, панел. !МtК•
трнческ11х машн11 переш1111ого tока, панель 111ектрнче
скнх машин nocтo111111oro тока
lia общей пn11сп11 раэмеu1е111.1. c11r11в11t.111At пампы по
дачи 11011ряже111111 1111Та111111 к секuнн 2 c:тtНAII (сnь);
к11011кн реrупнрова1111я уров11я nнтающеrо 11а11рнже11ни
с обоэ110•1е1111ям11 с t" 11 с J"• кнопки включении приборов
для 11змере1111я •1acro1u ьр11ще11ня II момента наrрузкн
зпектромашн1111uх аrреrотов / и 2 11 ручка реrу11ятора
11озбужде111111 11пектромаrн11т11ых тормозов.
~la na11en11 эпек-rрнческнх машин переменного тока
раэмсu1е11u KIIOIIKI\ дl\CТIIIIUIIOIIIIOГO BКЛIOЧtl\llR И ОТКЛIО•
чс1111я возбужде111111, ручка реrупятора тока возбуждении
c1111xpo111101i MDIUIIIIIA; r.11onк11 д11ста11u1101111оrо IIОДКЛIОЧt·
1111я 11 отклю•1е1111я сн11хро11110А машн11u пнбо ас11нхрон-
11ого зпсктродп11гатеnя к nнтающсА сети. Включение см11•
xpo111101i маш1111ы 11п11 асинхронного двиrатели сопровож
дается зaropa111tt'M сиr11апы101i пам11ы.
11 а nа11Рл11 9лектрических машин nостоииноrо тока
рас11ОJ1оже11ы: кнопка дистаиuиои11оrо ПОАКJ11Оченн11 и от•
клю•1е11ня регулируемого 11апряжеиня постоянного тока
и сооtветствуюшая сиrнальная пампа; перемючатепм
реэнсторов пускового реостата двигате.пя nостоннноrо
токо и нагрузочного реостата генератора nостОRнного
. тока:
ручка регулятора тока воэбуждення данrателя и
генератора постоянного тока
На столе секuни 2 стенда а rорнэоктальиоl DJIOCXOC:ТK
мad1-hack.nal"od.Г'u
омашн,rных агрегата. 3JI
.,,..,.8ноале11w два злектр нт нз асн11хро11ноrо ·та•:
том ,-·
ar / coc-ro
"ро.,.шннниll ,rper
II
н rellepaтopa nостоя11иоrо
ф•:1ноrо ,лектрол.анrате~нены с помощью асннхрон
118, авлы которых ~боrаюшед 8 режние электро,ац~,
муфты с11О.11ьження, Р омоwн~~t1ыд агрегат 2 состоит
aJtТнoro тормо:,а. Электр oro тока ,1 сн11хронноА 111w1
111ектродвнr•теля nостоя111111ы с помощью друrоА 8HIJIC).I
.,,
8411,., которых сое.ан~:та
оснащены бесконтактны11■
чноll муфты. Оба arp:r ·эк,~ 11 частоты аращеннlti
rчнк•мн моме,~rа нкu~t где устэ11оалены arperaтw.
ростр•нство анутрн :uент~ымн лампами, зaropaaoЩJt.
еаечнваеrся.,.л::nнр:ження nнтающеА сети.
с• nрн пода"
Лабора-rорная работа 1
Н:sмеренне токов н наnряжениА приборами
иеnосредственноrо отсчета • цепи nостояиноrо
тока. Н:,мереиие соnротнменин методом
амперметра и вольтметра
U ель работы. Ознакомиться с нзмернтелыы111J
рнборамн неnосре.аственноrо отсчета (амперметрам
аопьтметрамн), методикой измерения токов, наnряж
А н соnротнвлеинн в электрических цепях.
Qсновнь,е теоретические nоАоженш,
Контроль эа режимом работы электрооборулоаан■
щтвляется с помощью электронэиернтельных np
8
ИJмеренне тока, потребляемого электрнческн11н
н, nронзаолнтся амnерметраин - злектронэасер
•
арнборамн, вмюченнымн nt.слелоаательно ■ IUt
&oropoA измеряется ток. Обмотку аиnериетра ■w
813 кебо.tьwоrо числа антхоа толстоrо npoaoмJ
У она ~•рактернэуется очень асалыас СОПJIОЖ
rno Кео6.10.1нмо .мя тоrо, ЧТОбы nрн ам
метра • JJ1ектрнчесJСу1О цеnь, а которой
амерение тока, соаротиа11ение поА uen11
11е IIJlle■IIAOQ. Пр• пом 110111иость, n
•
811
Ml8efal ••••о•ноt.
Jwк,11111.,._ Olfra101r 1111J•~
как приборы 111:посредстоеиноП оценкн 01111 1101111эы
неп~средстQенно чкслоаое э1111че1111е кз~еряемоrо то::Юf
цепя,: постоя11иого токв в основном кспольэ •
амперметры маrннтоэлектри•~ескоА реже_
yioтcn
11нт110Н систем. Обмотка амперм«
э11ектром11r•
огре.1н1че1111ое зна•~енне нзмеренноrо','ои"'..ождет до0nускать
111 о
n...
ля о еспече•
111 озможностн рас:wнренни предела нзме ен«я
.
метр.~ 1.1 э.nектрнчес:кн,: цепи1t постоя«ноrо ~ока ~~:~
эуют щунты - с:пец11в11ы11,1е тарированные ре:~ксто ы·
ок.nючаемые пара11.11елы10 с амперметром (рис. I.I). Р
•
•
,,
/
,.
'
"'
,,
,..1... ,.
,.
Рнс. 1.1
Сопротив.nеиие шунта R.,,
как tледует нз с:хем1,1
рис. 1.l, DКJ\ЮЧено лара.11ле11ъно сопротивлению R. о6мот•
кн амперметра, поэтому ток J злектрнческоi1 цепи рас•
лределяетс:я по соот1.1етс:твующнм параллельным ее вет
вям обратно пропорционально сопротивлениям:
1./I., = R.. /~,
где 1,,.
-
ток в цепи- шунта; /, -
ток в цепи амперметра
(показание амперметра).
Для схемы рис. 1. 1 сnравед.пнво следующее cOOl"HO·
шение между токвмн: / = /, + /.,.
С учетом этого нэмеряемый ток / в злектрнческоli
цели можно определить по показаниям амперметра и нз•
вест11ым з11аче1111nм сопротивлений обмотки змnерметрв
н шу11та:
/ = 1,(1 + R,/R.) = К.,!.,
где К.. - шунтирующий множитель.
В ряде слу•1аеn шкалв вмnерметра градуируtтся с
учетом 11ал1Рнtя u1унта , nрн 3ТОМ измеряемый rок в элек
трической цел1t отсчитывается непосредственно по шкале
пр116ора.
Измере1t11е напряжения, дейстаующеrо а мектркче
ской цел11 постоянного тока, осуществляется с помощьа
''
мad 1-hac:t..n arod.ru
ОНJ"с.-рнте.,ьных прнбоllОа
сооrаrтстауюwн" мс.-ктр НА моwностн. пот~б.t•
IIQ8•т"rтpo• Для сннже~t'.дннх выполняют и:, СSсц
80А•тмrтр•""· обмотки п проао.а• с ,аостаточио &.._,
woro чнсл• 1нr11оа тонкоrо
••• сооротнuенне"
ются nара.,ле.,ьно х участ-,
lю.'l•тметры nодuюча женне на котороil необ1104н110
81,,,;,...,ecкoli uenк, напр:сПОЛЬ:J)IОТСЯ как приборы ~
avrpкrь При пом онн каэывают 11епосредст1енно чнс•
.-,н.;.стаенноSi оuенкн " ) ro напряжения. В цепях ао.
Jначенне Н)Nеря~:% цепи обычно нсnольэуютс11
яноrо тока AJIJI t нческо/1 н з.,ектромагн11тq
rмrтры маrннт~::;~ня предела 11эмерення аольт
,. С uе.1ыо ра
с tб11откон аключа~от rарнрааа._
01 nослслов.~тель~оорu помещаемые внутри прибора
.аобааочные реэн. • •
отдельно от неrо (рнс. 1.2)
0
н доблаочнurо сопротивления ""'°"• •м~о-
Прн на.,нчн
.
овательно с обмоткон во.,ьтм~ра, HNetO-
oro после.а а R nn••ежащее нэмере11ню иаnря,ке.
сопротнменн. • .
..._,
V распределяется пропорционально этим conpOТ111-
u.;u_ = R./R-.
и. - напряжение на Jажниах аольтметра (nока3а.
ао.,ьтм~раJ, и~.,,, - напряжевне. приложенное • .-.
чно11у соnротнвленню.
Измеряемое напряжение U =и.+ и_ С уч
о нз11еряе11ое напряженке определяют по nокаэанн
ьтм~ра U, н известным сопротивлениям обм
тм~ра н .11.обавочиоrо солротнвлеиия:
U = (1 + R-/R,)U. = К-,U,,
К.. - добавочным .wножнтель.
lfllOrнx случац wка-,а IО11ьт11етра rpa4y■p
,_,rом акпючениоrо nосле401ательно с ero обм
воrо соnротнвлення, nрн пом н3меряемое ••
•Anlrющee на зажимах злектрнческо1
11еrся неnосре4стаенно по wкапе nрнбора.
yn •ес:аолько мето.аоа нэ1еерtв11я
JIOJ'Jfueвнt. Лрн пом wнроко 11сnол1а3уетС11
етра • 804ьnсетра, осноаа■нwt ва пр■
Ома 8 J'lacтxy J.texтp11'1ec:JCOA IWJII, IСОТО,~
•чер..щмое соороь.,.ев11е. По nцеи11D
•
J'll•C111- .1 1 • 1О1Су apцnu.11erc.
eto C:OOJIOnw,eьe_
Изr,серtнне СSол1оwн• Мtктрнчtскн• соnротимекнl -
TOAoN DNntpr,ceтpa н аольт1сетра осущестал11етц 00 схеме
рнс. 1.3 . Прн nor,c мзr,сериеr,сое сопротнапе11 ц
rAe U - 11впр11же11не,
тмвпе11ню; / - ток 11
I
l'A
Рмс. 1.3
R,-
U/1,
ПOAIIOAll'4ot К M3Nep11er,coмy сопро.
uепн изr,сер11е1,4оrо соnротиuен■ 11
I
А1
•
•
Р•с. 14
Схема рнс. 1.3 нспоп~.эуется в тех случаях, 110ru •:s•
меряемое сопротивление ,начнтельно больше сопротнuе
ння обмотки амперметра, nослuоаате..,~,но с котороl О11О
включе110. При пом nренебреrа~от nаАеннем наnряженц
на. соnротнвпенни обмотки амперметра, счмта11. 'ПО DOA•
1104нмое напряжение попностыо приложено к ~uмеряемо
му сопротивлению. При точно" оnре..:~елеи1111 юмер11емоrо
соnротнвлення с учетом ошибки, вносимоR амперметром,
ero значение рассчитыаается по формум
R.-
(U - RJ)/1,
где R.. -
с.оnротнмекке обмотки амперметра.
При "3мерекк■ мuwx соаротмuеакl, IIOl'M сопро
тивление обмотки амперметра сои:s11ери110 с uмераемwм
сопротивлением, м• oapu.ue11aa ero IP,..D
мad1-hock.nol"od.l"u
-~
111111 118 vv,с:тнах смешо11110А мein-p
токи н н1пр11,,..
1•
,.-; /1 ~ н ()СТС'IИНОfО TOICD
2
по ,~спrрние/lТIIЛЫIЫN до1111ым n. 1 расс:ч
сопротнисн 11я 11се.х вtт11еА нсслеАуемоА электрнч
иrпн 8 соотаетстет~ с зода11ным11 услоо11ямн.
з Состаа/fТЬ прннuнп11альные сJ1емы для нзме
CJo.t•iuнx н 1,/ВЛU• соnрот11вле11нn по методу амnер11
•
80,IIЫNerpl
.f с ппыошью ъirroдo а1,11rерметра II вольтметра а
.,.iмn; 11эиrре111rе бOllьworo электр11чсского соnротн
nостоffн11ому току (обмоткн 00,11,т~rетра маг11нтоэл
11чtекоn с11сrеми).
~
5 С поl,/ои1ыо Nетода амперметра н вольтметра n
1ест11 ,r,weperr,re иалого электр11•1еского со11ротнвле!°"
0111111ому току (обмоткн амперметра маr11нтозлект •
110n сrrсте.ыы).
Р•
б CocrJorrть краткие выводы по работ~.
Аlt!тооичес1'ие vкщ~ания по выпо11нению работы
1. Пронзосстн онсшннli осмотр 11змернтельных
fоров - 01,1nсрмrтров II оольтмl.'Тра, установленныхnр,
1, 1,
РА,
-
♦
Р• 1S
ел11 6 лабораторного стен- O•noa
• " ,аn11сат1, в от•1ст по ла-
n)--
aтopнoft работе тех1111чс- -
PV
е да1111ыс (т1111 сист
ток
•
ему,
РА
а, предел нз~rерення
i
се то•111остн, цену деле:
2шкалы) r1рнбороо.
Собрать эле1tтр11чс
цепь (пр,
•
аn
н1нпна.11,на11
n редстаоле11а 1111 рнс
о монтажной
•
11еде11ной lla рнс. J~хеме,
Рнс 16
ьных пр бо • • щднненне
113■оАНть с no н роа nрн сборке sле резисторов •
• ~сомnлект стмощью ~Анннте.,ьны ктрнческоА цеа
16
енда
х nроводов, 8
Ру••ку Аонжка Пl'pewe11нoro ре111сторо RPa устn11оанть
в краАнее левое положение. В качест~,е виперие-тr~оь
РА ,.
РА, 11 Р.Аа нсnопь,ооать 11иеюш11ес11 1111 рьС,очеА
ПDIICJIH стенда DWПl'риетры С HOl,\HHDJIЫIЫИII знnчс1111яи11
и,..еряеиоrо тока соответст11с11110 2А. IA 11 2А. Изиере,
1111е 11оnряже11111i 110 ОТ4елы1ых участ,;ох цепи про111во.111тся
с поиощью воnьтметра с предело1,1 111иерс111111 150 1\ пу,
тем подкпюче1111я ero к соответстоующн .. )'чnсткои дnлее
подк.nю••нть 4a1111yio эпектрнческую цепь к нсточ11нку ре•
rулнруемоrо постон11ного 11а11ряжен11я (0-220 В). При
,тои рукоятку регулятора напряже111111 усто11оонть в
кра А11ее левое 11оложен11е.
З. Пронэоестн нэиеренне токов н 11апряже1111А в злек
трнческоА uenн: а) включить реrу11нруемыn источник
n11твння nостоя1111оrо 11аnр11жеиня путем нажатия ПОQ!е
дооателы10 к11011ок ссетьа 11 спостоя1111ос на11ряжс1111са н,
поворачивая 11павно рукоятку регулятора, увеличивать
напряже1111е на выходе источ11нка nнта11ня от нулеооrо
cro эначення до 50 В. контролируя ero по вольтметру,
устанооленноиу 11а панели нсточннкоо пнта11ня, н одно
временно контролируя значение постоянного тока но охо•
де цепи по nоказон11яи амперметра РА,. Запнсоть пока
за1111я всех амперметров о табл. 1.1:
б) 11змере11ис напряженнА на участках зпекrрнчеtкой
цепи пронэоод11ть, переключая вольтметр с одноrо ее
у•1остка на дpyroil: затем, поддерживая напряжеине на
входе uепн равным 50 В, уменьшить с:опрот11влt'1111е пер~:•
менноrо реэнстора RPi АО иуля.
Заr111сать nоказа1111я всех приборов о табп. 1 1.
T ■ C!AMIII 11
l!OW<P•
IIJ•tptн■■
в...,.мсм:■ п
.. ,.. ~-
Р•••А и.в /1, А 1,, А
-г--
11.А 11, В и,.в R, о,. R,,О.. R,О• R1.О.
1
2
....
4. Пронзоестн нэмерсн11е сопротивления рези:~;:
RPi методом амперметра н вольтметра: 1) noJUUI
вопьтметр к пnралпепы101о1у участку ,лектрнчRl\о~ :::
11 установив движок переменноrо резистора
етрl
м~жуточ11ое nо.пожен11е, эапнс:ат1t nokuaнu амоерм
мacll-hack.narod.ru
••
н тi.t• ,н.ач " 111 нвripnжe1t1111 •
•rw rp, f "(,О,-н 10 [1 //рн ,roN. 11сходн н3 ~
•
l
,о • ток в UtПII •мnер..__
р JНL
"
А
- ....
м11н• ~• ,нli
ш•ть a1111•1t"111111 1,
'
в • Чеn.._
JJ,4, Ht АО.,.11( 1~ r.~
~J•
.tHB ,t11Hl1 0,7 Л,
аммtr•Р ' 11
"
tira ,tllllRN токов н 11anpяжe1tlla
{)J t" 111,., pti
11
••t нr ,,cprмe1111oro реJнстора RP,
мr• соnро,н-
8
О
IIOЖtlllfll Д8НЖК0,
"Р" анн:.::,~,.. н,11рЯЖ!'//1/1' 111:ТО\/ 1111ко ПI/ТD111111, "PtA
•1r
tro л~ 11y11rno.o 111.зче11нн
••p11rr1ы10 (lfH)He ЗМI''· 11/lt conpOTllll/lt'll/111 ООЛЬТNетр.
/i /JpoHJ8('( ТН Н r
J tрrнть ollu1yю пр1111u11пно11ы1ую с,11е.чу АЛ11 1q.
a,rp: ,:Аооль. 111 coпpor111iлr1111n по ~1cruдy nм11ср"етр1 11
80, ЬТМ /18 ,
/6
111 ,а,. ,1,rть о >1C111TliЖ//Qil c1r•1c рис
П(•рrиеннw1
~ 11 r NP, 11 :,, ь мt-троч PV, аhlперм~р PAJ цнф.
ро ~м n011t,r,1•111rpмrrpc,м В7-22А, 11prдn11p11тrлr,110 подrо
rовн rro v, н11н•р 111111 11остоя1111оrо ток.з 1111 nредце
о 2 А, erripa r 11фроnС1,1 ОQ11ьтамг.ерt.1стр D7-22A подrо.
тоо ,rь
н, ре11,1 rостояr 11,го нвnряже1111я на npe.
,.
е L 211(, 8 11 BIUIIO 'IITЬ его ON('C ro ре ]НСТОра R, н ....
а pwrrp• I Jl1,
•
D) BIUIIOI/IITb реrу1111р)'СМЫН 11СТО111111К ПНТВl/1/Я Н УС:ТI•
11, DIITЬ 1111 DЖОДt' JllrКТpl!Чt'C'KOli Цt'ПН (no вольтметР1
11 rqч11нк•J 11апряже1•11е, np11 котором ток ц11фроооrо ••
ltpwerpa РА, 11с npcвuwnrт 0,2 А;
rl по rptw пока 1ан1tяА1 ц11фрооых амr1ер мt'тра lf
tольтwстр~ расе ~rrraть сопрот11оле1111е исследуемого np
lol'.J - IOIIЫNt'Тp3 PV.
G Прон)ntст11 11эА1сро1111е соnротнвлення амnермет
а) начсртнrь общуrо nр1111цнn11алы1ую схему для
R•/000,i
~
-
•/00о,, ~
•
•
!:
♦
•
-
Рмс 1.7
wерrн,,н wа11ы.1 о
11 IJ\l,TWl'ТpA,
,мннАroмroay111\JM11М
б) <обрат~. 1J11rктр11чtскуtо u "" а с та т в"" w
т11жн А схс,соА, гrр111 А 1111 А 111 р11с 1 7, 1t1wcpc1111 1011.i
11 utnн аwпсрwс-тро РАа, c:ir1po11н111e1111c or,w J•к11 к_f')т р ro
ОПР<'АМЯl'ТСА, прон IOAIITI. u ,. ~:'!Bt.lN •ол~.таипсl'.. тром
ПOJHO'ТOIIIIC'IIIIL,114 41111 нзмtрсr,1111 IIOCTOHllll<IГO 101111 118 n~
A"III' О 2000 мА, а нз,ссрс11не 11аnряжен11я на aw11rp,cмp
РАа - вол~.тамперме,роw, 11одrоtаuлс11111.,1м мn 111мсr,с·
111111 r1ocтo111111oro 11апрнжс11ня на tt,-CACJI О 0,2 В,
о) в1111юч1111. 11впр11жс11не r1111ан11я ,лсктрнческоl't uen11
н пра11зоест11 измс:ре11ия при ч•~х \11ачс111111х 11апр11же 1111
11итв11ин, соответствующих токам в u~n11 а,с11ерме,ра
РАа O,G; 0,8 и I А По ре1уп1.1ат11м и,м~рr11иА 011рr.:11.•11нт~.
сопроти11J1е11ие амперметра РАа
К0нrро,.,.ш •Ollpoц,
1 li1ioa111tr: смt тtмu ~~:-11tтрои1wсрмтuь1нн 11р"бороа, мcrioA"1yt
w w1 1 JJ1с11.трмчкк1tJ. u.t,111. nост~нuмоrо тоа~.а
2 Уu..-.мтt CJAIIA•pt•ut I.ЛICCW TOЧIIOC'I• L1tA-pc111Jкtp•rt.tМI-WI
арнбороа
:S О&,. ■с•••• nрииuнn аеlс,1н ■ •• tpNtopa •arм11Тt».1e•,p•-d
CtlCТCNU.
◄• ОG-..осннте nрннuнn AcAet■u -••11np1 ut•1J)Otl ■rи»roюa
С11С'ТС' ......
r; r101с11нте cnoco<I р1сwнрс11нм np<At.111 н,м,р,нu a11nrpмnp1
• uenмx nocтoJ11tнoro ,аа:1
О По•с•нrс cnocoG расwмрсн•• nl'(.tua ••••pt,r•• -•••tТJ>• •
. uen•a nOC"Jo•ш1oro 1"ок1,
7 НарнсуАтс схе му МА 1t111•~••• 11 nо.,ом 111~pwnp1 • -••
wnpa малы, 111еnрнческн1 соnротм...,н•А
8. Нарнсуftтс cae wy м• н111срсин1 • noi:, 11 111acp11np1 • -••
11np1 Clo.ll•wиa :м,армчсс1U1х сооро111...еамl
8 Наnмwитс форwулу ал ■ точ11оrо onpu~t••• wuua 111соrтр••,.
ин~ соаротн...снмl • niuow aw •Р • rтр ■ 11 -••ме,v• с J'IC'f " соаро
тнuснн11 обwо11и1 ■ иntp мnp a
10 H an м wнre фор мулу JUII ,очноn~ <>11рuеJ1енн1 бол•w•• .,.••.
тричсс1<11х ссnрот■uси•А wno:. "
1 11 epwnpa • 1Ю41,Т11nр1 с 7""°"
соnротнuенм. об"от~• -•тнnр■
JlаборатормаА работа 2
Исс.11еАоаамме рu1ет1.1сммоА t.1ектрическоl •11111
ПОСТОIIIIИОГО тока С .IN11eA11w•11
11 миикеАиwми 1.11e111e11n•11
Цель работы Применениеsa1C0111 О•• 1
нов Кнрхrофа .u• расчета pa:sen8МJUUI&
ueпell nостоянноrо тока, снатне IOIIМ' u11рмх
неАных элемевтоа ue~
•ста• AJI• JtинеАных :~~:то.з.а расчет а .пнне Аиv~ 111
:0Jtьзо11нне rр1ф11ческнх ueneA nостояниоrо тоu.
•w-Урнческ
,..неlных '-1
..,..
Оаюt1ные теорпические n0Аожен11.11
11 8 для получения, пе
Со1Юкуnнос:ть устр~ С:,ня электрнческоА знерn,■
;.f8СЛреАе.1еиня н потре ле х O н це п ь ю. Прос1е1
,-ааетс• элект рн ч ~~нноrо тока (рис. 2.1)
nрнчесия цепь пост
/
~
/
11
Рнr 11
11сточнн а з.,с~.:трнческой э11epn11r с в11утрен11им с
еннеw R,,, электродв11жущеii силой ЭДС Е нлн
же N () на зажимах, потребнтсля электрнч
рrн11 R преобразующего электрическую энерnпо
OB}JO, н проводов с сопрот11влен11ем R.,, обес: ое
х э.; сктрнческtJе соедннеmrе источника с по
ем
В ,лектри ески.х цепях взанмосвяэь между ЭДС"
женняwн, токаr.сн н сопротивлениям и опредu
иом Ома н законами Кнрхrофа, с помощью IU'll'II
во произвести расчет цепи.
д.,я рассматриваемой заикнутоА злектрнческоА
ств11н с законом Ома ток прямо проnорцмо
С мсточннка и обратно nропорuионален сумма
менн~о всен цепи: / = E/(R + R., + 2R.,).
lllei:n с тем в соотвеrс1аин с законом Ома ма
ro участка злектрическоА цепи (т. е. JUIЯ -
10r0pыl ■е со4ерЖ11Т ЭДС) ток вро
ю и•• J1еАста,УJОще11у на .U88ом уча~
apoпoplUloнueн ero соnроr■-..енню: 1- U
а DUучеиноrо аwрааев■.я, 88
88
JUcn:e ма.р1111f!Скоl .,._
~ а1 ••--■е 8Upaaeнw■ 88 •av•
·-•·
Прн смешанном соеАниении nотребителеА мектриче
скоА знергии, kor41 оАна часть nотребителеА соед11иеи1
параппельно, в Аруг1я - nоследоаательно (рнс. 2.2),
опреАелнть токи можно по законам Кнрхrофа.
В соотаетствнн с первым :sаконом Кнрхrофа 1пrебр1-
нческая сумма то1tоа а точке ра,аетапен ня зпектрн ческоА
uепн равна нулю (!{Э:: / ... О). С учетом зтоrо выраже
н ие АЛR токов в точке разветвления АЛR рвссматрнваеwоА
схемы/= /1 + / 1.
Для опреАелення токов во всех ветвях злектрнческоА
uепн составляют еще Ава уравнения по второму закону
Кирхгофа, в соответствнн с которым апrебранческа•
сумма напряжений н падений напряжения в заwкнром
ко11турс электрической цепи равна нупю (r ± U + 1: ±
± RI = О). Применительно к рассматриваемой uenи
справедливы уравнения, состаоленные по второму закону
Кнрхrофа:
RI+R1l1- U=О;
RI+R2l2- U=О.
В результате совместного решения полученной систе
мы уравне1111й определяют токи во всех ветвях II nаде1111я
напряжс11ня на участках зпектрнческой ц~пи~ U, = RI
нU1= U,=R1l1=R2l2.
Приведенные уравнения справемнвы для пннеАных
н для нелннеliных цепеА постоянного тока.
1
/
R
-
r,
и
ll,t Ч,! lflt
IJ
Рмс. 2.3
Рк. 2.4
В оrличие or J1инеlнм1 uек1рнwс111 рпеl. • •f8t:a-
pw которых не ,uиarr or 10:са • ваар■-е■
apr;,J
чете иuинеlнwх цеаеl. аараметрw коrо
тока н ■anpяaeн■JI. yAO&la • 08
метоАОII с BCDOINOfl
•
амперных характе
те1 тоа •
На,..
•~15.
мad1-ha c1<; .nal"'od.ru
Аноrо элемента - полупра.
мент• -
l'д 11опьт· ..
ре,нстора R н нелнне aunel,ныe характернст11q
80АННК080ГО ,11нода • IIC 2 5 н 2. .
которых nрнведе11ы н11 р • с~еднненнн ,,,еиентов цеn11
лр н nоСJ1едоваrельном на входе от значения nрм.
остн тока
8
О8ределенне sавнс11r,с
онзводнтся, как показ но на
.t0асенноrо наnрнження ~~nряже11нй U' = U1t + и;, nрм
8С 2 5, cyt1NHp08/Jllllfaf /'
~•ином :,наче,11111 тока • н11е11нн 9леме11тuв цепи Yka·
Лрн nap1Jnneлы1o"' соед суимнронаннем соответстау.
ость находит
11ную эавнс~ы , 1
, n " зода,~ном значении наnр11.
J1ТОКОВ/=а/11+Rр
ня U' (рнс. 26)·
l11
I
и
о
Рис 25
V'
Рнс 2.6
!'/'l'
,;
."."
11
Аналогнчно находят остальные коордн11аты результк
щн.11 волы-аиn~:р11ых характернстнк цеnн путем нзме
ня з11ачен111i /' 11 U'.
Задание по работе
/ Эксnер11wентально установить возможность прим
ия закона ONa II законов Кирхгофа дЛЯ расчета ра
вленноl'i электр11ческоii uenн постоянного тока.
2. Снять вольт-амперные характернстнкн лннеАиоl
ннеАнон электрнческнх цепей постоянного тока.
3. Используя полученные вольт-амперные характери
и, произвести rрафнческнw методом расчет посл
ьноА н параллелы10А нелинейных электрн11
1 nостоннноrо тока.
4 Составить краткие выводы по работе.
Mtroди1ttCl(Ut Уl(Q.Занu.я по 8ЬUIOAHtHUIO ра60,111
1. 03накомнтЬСJI с нзмернтельными nрнбора11м
Р)'4011нмем соот1пст■ующеА nаиелн стен.u.
2 Paec:чarru• .u,r мехтрнческоt 11emr, схе111
nр11ведекв 11а р11с. 1.5, то11н 11 11аnряжен11я 1111 отде,11ьны11
~ участках (/,, 1,. lз, И,, U,) nрк з11ачен11ях соr1ротнме-
11нй ре::нн:-торов R1 = 50 Ом. R2 = 100 Ом, RP]""' !50 Ом
11 наnряжен1111 11а входе цепи. равном \30 В.
3. По дан11ым nроведе11ного расчета выбрать 11з 11ме
ющ11хся 11а лnне1111 nрнборов три амперметра II во11ьтметр
мя 11змере1111я то11оа н наnряженн\1 на всех участкuх
9лектрнчес1101"1 цепи.
4. Провест11 нсследова11не ,1111неliной э.пектрнчес.коl\
цепи:
а) собрать э.пектр11чес11ую цепь по монтажной схеме,
лр11веде11ноli ка p11n I б:
6) nро11эвест11 кзмеренне наnряжениА 1111 всех участ
ках цеnн nерек..пючением во.пьтметрв с ош1оrо у•1астка на
другой;
в) ручку движка переменного реэнстора RP] устано
вить в крайнее левое положение. Подключить toбpa1t1tyro
электрическую цепь к регу,1111руемому Н!..-точннку пнта1111я
постоянным наnряженнем {0-220 В);
г) включить регулируемый нсточник nнтания nостоя11-
ным напряжением, плавно увеличнвая наnряжеиие на
выходе источника от нуля, nроизвестн измерение токов н
напряжений на участках цеnн nри наnряжеинях 11а входе,
равных U = 50; 70; 90; 100 н 130 В; результа1ы нзмере-
11нН занестн в табл. 2. l;
H<>,otpo
Н,,оорtнн•
в"'"""-'~•••
11.JIIO•
рtннА
и.в и,. в и.,.в1,.Аl, .А 1,. А R,.o" R,. Ом R,. О• R.O•
'
'...
д) сравнивая результаты nронзведен11ых нзмеренкil. н
вычнс.n е ниii, убед1гсься в соблю.11ен11н законв Ома н зако;
1108 Кирхгофа для рассматрнваемоil. цеnн незввнснмо О
ее режима работы;
е) нсnоль.зуя нзмереuные токи к напряжения, nост
ронть в одной коор.11ннатноА системе вольт-амперные ха~
рактернстнкн /1(U1); /t(U,); /s{Uж) для всех реэ,,,и~=,..
,..
н и nольэуясь ими, nостро
электр11ческо" цеп • /JU) + /,(U) и / (U): uo 18•
амперные характеристики vi. 2
1
1
мad1-hac:t:;.na
.
А
рактернстнке /,{U} onpe4q
суwмарное сопротивление 8Се1
uenи R и срав11ить его со 3118•
v
fY
Q че1111ем, лолу,4е1111ым нз табп. 2.I
s. Провести нсследован11
11елнне.1111ых электрических _:,
11ei!:
Pi<c. 'l. 7
а) собрать эпектричесkуlо
18111
" JIJl/1 сн11rня пряwоi! ветв11 вольт-амлерноА характе.
,-стнкн лопу11роводн11ковоrо диода Vд, лрннuипнала,11..
аем• котороi! представлена 1111 рис. 2.7, а монтажная_
u рис 2 в, измерение тока в цели производ ить маrнито
а,ектрнческнм амперметром с пределом измерения 2 А. •
11мерен11е npн.woro напряжения на диоде - вольтамnеlk
м1rром В7-22А на nреАеле 2 В;
61 включ11ть источник nнтаи11я н. изменяя наnря)l(е,;
11е на входе uenн от ну.1я до значения, nрн котором
1 цеnн диода равен 2 А, записать показания вольтметр
1т16л.22nрнтоках:/ =О; О,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,6;О8· JО:
J,2 , 1,4 А н т. д., вык..1ючнть напряжение нсточннк~ ~ll'NJ•
1ня;
в) по измеренным значениям тока н напряжения n~
строить лряwую ветвь вольт-амперной характернсти
.1,1я nопу11ровод1111ковоrо диода;
R• 100 Ом ,---;►>---.
R• IOOOtt
+
ру
РА
OQ
а
...
...
I
=:,
~~
=
vд
~
<<тК)
Рнr 28
r) заменить в монтажной
ny накаливания VL а схеме рис. 2.8 диод V.
ПреАе..1ом измерения iA мперметр РА - на ампер
nереuючнть по схеме АЛЯ , а цифровой вольтамnJ
соаротнuеннА, изменив ег:змерення больших и
. 1) 1uючит1, нсточнн предел измерения 88
24
к питания и, увелнчнваJI
TaO.o ■ iaa 22
Но111сра
ПQ.l)•poeo.&•••o•w• ••о.а п •••• .............
■ Jliit
pt••·
/,А
/Jв
1.А
1/
•
1
2
же,11,е 11а входе эпектрнческоli uen11 от нули до 150 В (че
рез каждые 30 В). эа11ес:тн показания 80J\ьтметра м ■ м•
перметра в табл. 2.2;
е) снять вольт-амперные характернс:тикн нелмнеАнwа
эпектрнческнх uenei\ прн после,
довательном соеднненнн резне
тора (R = 100 Ом) н помпы
накалнвання (с ноNннальныNн
э11аче11нимн 11априженни н Nощ
ностн и.,,. == 127 в, р_ =
== 40 Вт) н прн параллельноw
нх соеднне1111н. f.\онтажнаи схе
ма nОСJ1едовате.1ы1ой uепн при
ведена на рнс. 2.9, а параплель
ноА - на рнс. 2.10. •
110
0•1106
1171
В wонтажных схемах псх:ле-
Рмс. 2.9
А1
♦
ш
...
с:,
"'
...
+
,,,,
Q
"'
-
мad1-hac1<..nal"od.l"u
oii нел,~нсiiных ueneA М•
.401ательнод н n,1paмeл~:11ii нсnо.'IЬЭ) ются еольта
мереин11 т а " наnряж ,.-тр с пределом нэме
метры т,1nа В7 22.Л, awne~ npeдe,'ION нэмеренн" 118
т 11а 2()( wA а вольтметр
.-rння 200 D
лельныu оКJ1юченнем ток
Прн работе с парал11 nреоышnть значе1111я,
нстора н 11е долже
#езульта rы 111ме~н111i эансст11 в табл. 2.3;
r
tA 1•тtAWIJII
/,А
•
•
и.в
IА
и.в 1
1
.,
ДJННЫN рСЗ}'ЛЬТ8ТОО 11змерен11ii
ь n олноli коорлннатной системе вольт-амперные
ерн тикн резистора R = 100 Ом и лачnы накал
, пользуясь ""'"· 11а11сстн на rрафнк входные
rрные хара"'Тер11стн1111 nрн последовательном н аа
ou н~ сое.1111нен11н На расчетные характ~рнстнки
н эксnсрнментально полученные даNные нз таб.11.
Ко1ttроАьно,е t1011poco,
Да rr OIIJIЦCAtHHJI JIHHtHHOH Н lftJIHHtйнoA ,Лtктрнчеасн11
д..1 11сс.1ауr11ы1 ,.пrктрнчtсхмх urneй эапмwнтс ура■
0111 ■ UIЦ)!fJIJI J<нp.11nx:i.1
Прм■,Анrе nрммrры J1нмrдных м нс.,ннrJ:iных цсмrнrо.
ara11
ИJобр.1]мтr 1ольт-111nrрныr х.арахтrрнс:ткl!Н noлyn
•111nw 11111JJ1на.1кн ■ и тrр11осоnротн1.11r11м11
7■a•■n. а IIIIIJIJI приборах IICПOJ1"'3)'IOТCII HCAll~Aнwe
:: ос:11011н1111 11коио1 Кирхrоф1 уста иовNТе, 11111
■ ••r1111c ■J .1pu ur.ном участке мrхтри11ее11оl •••
i• fCA■ rwe••wim. (уас.,",.мт•) соnро,мuекие рак1он:
о •е. &Ц ID-■IIТ(II то■ • IIIПPJl•eннe " аос..
u111rp'"Jalol am11 (см рмс. J.S), ССА• )'llaheim,
,а■с,"'8 RP~
.,..."1 IIU•_ . I IOC" 80l•т•••ep-
мre1n1n1 с ........... 8811.D .
r_1aт-an11e;aJu ap•11e;sc1a1 Рс11
•• а:;■ 1?.. nvn,_...
1111:
Лаборатор11ая работа 3
Нtраэветвпенная вntктрическая це
ск11усоидапь11оrо тока с Вkтиа110-реакти
соnротивпеииямн. Резонанс наnряже
Цель ~абOты. Исследование нер
злектрическон цеnн сн11усо11дапь11оrо тока
потреб11телей с актнвно-реактнвны.111 с011 р
определение параметров цепи, устансвле~tне
зонанса напряженнit.
Основные теоретические nоАожен
В неразветвленной электрической цепи
тока, содержа~ей элементы с параметрами:
прот11вленне R, индуктивность L н емкость
11апряже~не пнтающе!\ сети равно векторн
пряженик, деliствующнх 11а участках цепи
ствии с этим выражение для наnряження,
к электрической цепи (рис. 3.1), может быт
второму закону Кирхгофа в комплексной
форме
(}=ЙR+(}L+Йс,
гдейя=Rl,(JL=jXLJ, йс=
-
jXcl
.напряжения на участках цепн, определяем
ведения комплексного тока / на соответств
тнвленняR;XL= ыLиХе=1/ыС-акт
тнвные индуктивное н емкостное сопрот
= 2nf - угловая частота; / - частота n
nряження.
По уравнению для коиппексноrо наnря
цепи можно построить векторную АИаrра11
nряженнА злектрическоА цепи, nрнни11ая
что умножение вектора напряжения на мв
соответствует повороту ero отиоснтмьно
уrол n/2 в направлении отсчета aOJIO•
(против часовоА с:треакн), а ~•о•енве
t-/) - повороту вектора 11аар•
•!~•ой стрелке.
''::W/ Bqrop R8П,Р~-- tli
· •iD ;t,
/
lt
.... -
11
и"
цJ
•
и,
..
lr
о----;г,--
Р11,. Э 1
•
ц. Ui
L
о
образом векторная днаrра мwа
•••). Гlостроенная такнм (рис. 3.1) представле н а на
"'" мектрнческо/1
целн
рмс: З2
равнение для лодвод11моrо к злек-
flолучс11ное ра::~fснсноrо ,~алряжен11н с учетом его
тр■чtснон иепн к
СОСТIМRЮШНЖ nреобра 1уетс:я к онду
(J- RI+/Xtl- /Хе!=(R+1(XL- Хе)]/ = ZI
мн к в,,.ау урав11с1111я, эал11са11ноrо в комллсксной форме
80 эако11у Ома для всеГt цел11:
/ = U/l,.
ru z R+/(,ft- Хе)
-
комплексное соnрот11ол енне
мектрнчсс:коli цел11 переменного тока.
~\1о.аупь комnлекс11оrос:олротнвлення (полное co npo-
nr1ne11нr) цеn11 ncpe~1e1111oro тока
Z=VR1+(XL- Хс)2.
На зтоrо выраже1111я следует, что полное соnротивленне
мектрнческоit цепн переменного тока эавнснт не только
•
параметров соответствующей цели, но н от частоты пи
nаошеrо наnряження, причем для линейной цели значе
llе как полного сопротивлен11я, так н его составляющих
3авнснт от значения подводимого нnnряження.
Лрн этои вэаниос:вязь между дейстоующнмн значе-
11н тока н нnnряження н полным сопротнвленнем цеn1
еляется соотноwеннямн U = ZI 11лн / = U / z.
Из треугольника напряжений, представленного на
рнон .aнзrpaNr.i.e рнс. 3.2, можно получит ь треуrоль
с:оnротнвленнli (рис. З.З) для рассматр11sаемой цеnм.
/елнв стороны этого треуrольннкs на комплексныl
, нз которого следует, что
coscp = R/Z, sinq, = X/Z = (Х, - Xc)/Z.
Псмученные выраженнst покаэываlОТ, что уrол CABR
21
R
Рнt. 33
1.•J ·.х
LС
фаз ер между током / н наnряжен11ем (J n
завнснт от характера соnротнвленнй вкл
переменного тока.
•
ю
Умножив сторо11ы треугольника conp
квадрат тока в цеnн f 2
, получим треугольн
(рис. 3.4). Активная мощ11ость цепи перем
Р = Ulcosq, = Scoscp.
Из треугольника мощностей можн
вэа11мосвязь между активной Р, полно!\ S 11
мощностями электрической цепи:
Р=Scoscp, Q=Ssincp, S=U/ =
При этом реактнв}iая составляющая пол
цепи находится как разность реактивной
QL н реактивной емкостной Qc ее соста
= QL- Qc.
Выражения для полной мощности цеп
тока в комплексной форме записывают
виде:
••
~=Ul=р+jQ=р+j(QL-
и ~ = S(coscp + jsincp),
rде 1= Je-1
•
1
-
сопряженное значение ком
J= 1e+t•1.
В неразветвленной электрическоА цеп
тока при определенных условиях может и
наис наnряженнА- (явление в неразветвл
ческой цеnн, содержащей nоследовательн
нидуктивныА н емкостный элементы, при
ность фаз напряжения н тока на вхо.ае
ЛIО) - ос::обое состояние. цепи nеременн•
uедовательиом вкnJОчевин мементоа с •
в емкость1О С, ори котором ИltQJn'DR~
ц,ци окааыааеrся раввs11 ем~~ "
~-Хе)
к :,то аил.но из nриац
11апряжеинR. u получить при нэм~~е.nt
Ре ~ие " Х, н Хе, можноос-rи нлн ннду~стнвн1ос:11
11,1р1жен::р~енкоrо тока. е-:,~.. н,мененнн napaм1eтillfllii
ч1 оти
н o.I оареwен
т1к .же к.1к " np
А
011 а,,с 11алряженн lfAJICer
меп; ростrАwем случае Р;3цели лереме11ного тока OJIII
&п" nолучr:н • ,лектрнческ~• КЭТ)'WКН нндуктнанос:т. •
Ae.t 11 те.,ьном акл~оче::wеняя емкость ко11денсато~
•~""u""'tнсатороа Лрн ,том, катуwк11, лалучают резон._
•
остоянны.1 параметрах значениях напряжения 1&-
.,.
11 н нtнэме1111ых
аленн11 ц-
unряжtнн пр
8 ,..
711811oro соnротн
.....
_...,
1 •ухтнаиостн, частоты ё ко11де11саторов nронсходнт lla-
n;,, HJNeHellHH e)IKOCТlleldKOCТI/Oro СОПрОТНВЛеННЯ. n"
••:нне реактнвноrо не цenll также 11эменяетс11, еле
. , . . _ , полное солротнвлеlf ток
коэффJJцнент wowнoc:nr.
1Nатиьно, нэ"е11яmся 11ндукт11вностн, ко11денсаторq
UDpAЖtll/fA IID катуwкеН KDTYWKII 1f 8КТН81/ЗЯ, pealCТJI"
• ,хтнаном солроr
11
влен:Лектрнческой цел11. Завнснw
••• Н ЛОЛ//ВЯ WOШHOCТII ОЩIIОСТН coscp 11 полного con
_ ,, / ,соэффнц11ента .,
.
,---. ,
.
Ц
U«
f.J UJ_,
1
jl•.f
о
-'r"1t
.1,
Рис 15
о
4
•11/
/
/
I
I
I
/
1
1
1
1
Рис.36
I
ення Z цеnн nере.менноrо тока в функцнн емкости
влення (резонансные кривые) дпя рассматр
rаеам приведены на рнс. 3.5.
ttn'Opнaя днаrраwма тока н наnряженнА зтоl
,е)Он,нсе nрцстаалена на рнс:. 3.6. Как IНАИО
.llf1rpaac11ы, реактивная состааляющая напр
lJ,. •• uтуwке nрн резонансе равна наnряженq
енсаторе При ,том напряжение на катушке
••ocra и. nрм J)е30нансе аследс:таие тоrо, 1110
туа,rа ,rpowe реа1СТнаноrо соnротимеиня х" об.пц1
• ,.,....,., соаро1 ■...енме• R.. оrазыаае1~
..
nряжеиня но ко11денсаторе Позтому точка ре)онанса 8
,тих усповн11х 011редепиетси по наибольшему :~ttаченн 80
тока в зпrктрнческоА uспн
А11впнз 11редставлс1111ых выраже11нr1, а также рнс з 6
и З б 11оназ,~оает, что резонанс наприженнА характерн
:,уется рядом суwестве1111ых факторов
1. Пр11 резо11ансс 11аnрижс1111А 11оп11ое со11ротн1.nенне
:,лсктр11чесноА uen11 11срсме1111оrо тока пр1111нмаrт мннн
маль11ое значе11не н ока 1ыоаетсн paв111.iw ее актн ■ ному
соnротнnлс1111ю, т с Z = -..[R' + (XL ...: Х,)2 - R
2. llэ этоrо следует, что nрн 11с11зменном 11аnряже11нн
nнтающсА сети ( U = const) nрн рсзо11011се 11аnриженнА
ток о ucn11 достнrает 11а11больwсго з11вче11ни / - U/Z -
= U / R. Теорет11чсскн ток может достнrать боп1,1uнх 3111•
че1111й. определяемых наnрижс1111см сети н активным соп
рот11впе1111ем катуwк11. При малом з11аченнн актнвноrо
сопрnт11вле1111я ток может достигать большого ~начення
З. Коэфф11u11е11т мощности при ре3онансе cosqi"
= R/l =- R!R = 1, т е nр1111нмает 11анбопьшсе з11аче11не.
которому соответствует уrол ер :::r О Это 0311.1чает, что
вектор тока / 11 вектор 1111пряже1111я сетн й при ,том сов
падают по 11аnраоле1111ю, так как 01111 имеют равные на
ЧаJ1ы1ыс фазы t, = ,i,•.
4. Лкт11оная мощ11ость np11 резонансе Р = Rl' нм~
нанбопьшее з11аче1111е, равное полной мощности S, в то
же время реакт11в11ая мощность 11cn11 Q Xl' -
(XL -
-
Хе)/2 оказывается равной нулю Q = QL - Qe =- О
При этом реактивная нндуктнв11оя н реактивная ем
костная составляющие nопнон мощ11осrн QL Qe -
=-= XLf' = Хе/
2
иоrут nрнобрстатъ теоретнчес и 1ес1ом1
бопьu111е значения. в завнснмостн от значениА rока и
•
реактивных соnрот11вленин
5 При резонансе наnряжениА напряжения на ем ости
и н11дуктивностн оказываются равными Ue - U, -
Х1-
-
X,J н в зависнмостн от тока н реактивных conpo111s-
.11eннil могут nрннимат1, большие 3начення. 80 мноrо ра
превышающие напряжение питающеА ceni Прw •r•
nряженне на активном соnротнапеннн OU3 •
ным иаnряженн~о пита~ощеА сети т е U, U
Реюнанс наnряженнА а nромыш..еннwа
•еск111 установках иеж,.11атuь ое •
ак как оно может прквес:r■ к ••Р 1
IJY'.'ТIIMOIO =·Оf.р;.ЬИIВ Ne■e
811 • ~~~ta'rOD IIOМ
....,....
мac:11-hack.narod.ru
12
118 отдельных участ ках Це11., ,
nряженнн
•
злект
._
11О)wожном перена нвнс напряже11нн в
pнчeclClttt
u то же время ре,о роко 11сnольэуется в раднот••
ro тока шн
бор
-
иепн11 переwенно
злнч11оrо рода npll ах н Yct
,,нке " sлектро11111<е о !аа ре,011онс11ом ЯО.11С11нн.
роАстваж, основанных
Задание по работе
пер1tиснталы1ое 11сследованне 1ft.
/ Пронзвест11 экс ecкoii цеп11 11сремс1111оrо тока
р13В('JВЛ('/11/ОН элскт:~~~С.'IЫ/0 DК.'IIOЧCHIIЫX катушки н11:
еосто11щеli 11э посл:: КОllденсаторов II рсэ11сторов, а та~с.
.1уктнв11остн, батарцсn•А состоящих нз р11злнч11ых соче.
же ,лекrр11чсск11х
t:•
А 1,хвэа нных элементов.
т~н; 0 ,кспер1tмснталь11ыи данным 11ронэоестн расчет
оотоетствующ11х электр11ческ11х цеr~ей.
а1ра мсrров с
з Эксперt~ме11талы10 оnределнть параметры, при ко.
торы~ 11астуnаtт резонанс 11а11ряже1111Г, для эаданноА
мектр11 ческо11 цепн, 11 лостро11ть реэо11ансные крнвые.
.f. по получе1111ым да1111ым построить вект~р11ые дна.
rраwмы для различных реж11мов нсс.rrедуемон электр1t.
wскон целн.
5 Составить краткие выводы ло работе.
/.1етодическис указания по выполне;~аю- работЬl
1. Ознокомнться с нэмернтельнымн nрнборамн и обо
рудованнеи панелей No З •• No 4 лабораторного стен.u
• н эwернтель11ыи комплектом KSOS.
2. Запнсать в отчет по лабораторноА работе техннче•
сrне данные 11змер11тельных nрнборов н оборудованn,
ICnoльэyeworo nрн выnолне1111н работы. _
3. Собрать электрическую цепь, nрннц_и__n,...iiальная сх
.МI xorop oA n релставлена на рис. 3.7. В соответствии
1
r-z9 Pw
и
ру
l,c
~
Рнс. 3.8
монта·жной схемой рис. 3.8 подключить параллельно каж
дому участку цепи вольтметры PVR, PV ., P Vc.
4. На панели No 4 соответствующими тумблерами
установить емкость батареи конденсаторов, равной 80-
100 мкФ, н наибольшее сопротивление nереыенноrо ре
зистора.
5. Питание э,1ектрнческой цепи осуществлять от регу
лируемого нсточннка nнтання синусоидальным напряже
нием, расположенного на панели источника питания.
Включение источника питания nронзводнтся нажатием
кнопок ссеть:о н спеременное». Перед включением необ
ходимо убедиться, что ручка регулятора источника пита
ния находится в крайнем левом положении (U = О).
6. Измереflне тока, мощности, напряжения на входе
электрической цепи производить амперметром, ваrrмет
ром и вольтметром измерительного комплекта К505.
7. Установить заданное преподавателем значение на
пряжения на входе электрической цепи и записать пока
зания всех измерительных приборов в табл. 3.1 .
8. Выполнить аналогичные измерения при следующих
изменениях в исследуемой электрической цепи:
Номера иэмерениА
.....
1
2
.,.
"'
::i
"!"'"'
..
..
:;
::, ::,
••
о
..
"
~
"'
о
..
..: о: ..;
..
Таблица 3.1
Вwчмсленм•
"•
•.
&
о ...
.оо
•
t
•
f
c..i .i\ .;
.j
..
.,
..
.,
г) нзме11яя емкость ко11nе11сатороо, зап,
1111н 11со.:х 11р116оров д:1н •1ет1Jрех 11аб11к-,.:11:1111ii
четом, что61,1 С:н~ло сде:1а110 110 дuа 11~меrе111
резо11а11са ,
1О. 1·10 11змерс11111.1м эначе1111ям т:.~бл . З
11ораметри всех ,1J1емt•11тоо ;;Лектr1!'1ескui1
ронт1. в мас1uта6е соотве,·стuующне uекто1,
мы тока н на11ря>ке1111й 11 треу.-одt,внк
для кату111к11· н11дуктнв11ос1 н
11 . ПfJ nолу•11:1111ым в табл. 3.2 оr11..1т11ы
данным r1остро11ть о мас~uтабе всктuр1н,r1: д
трех режимов rtenн : nрн U, > Ис, U, ~ Ис
12. 1lостронть в масштабе крнnые нз
коэq1фнu11е11т а мо1ц11ост11, 11ar1 ряже1111я на
,,ряжении на батарее ко11де11сатоrо11 и 110,1
лення :1J1сктр11ческой 11t:n11 в зав11с11мостн о
де11саторов. т с. 1, cos,p, U" Uc II Z в 4,у11к111
Кин rpo,1ы,we t1onpo,.,
1. В чем заключаетси яв11е11не резонанса напри
услов11ях 0110 воз1111каn-?
2 1<..~кую 01,асност~ nредставлиn- ре)о11а,1с кап
тротехк11чrскнх устройств)
3 Измсненнем каких 11араметрое .лектрнческой
WОЖНО ПОЛУЧИТЬ peJOltiJIIC Нi111р11ЖеННН?
4. С nомоwыо каких прнбороа н по какому n
лить о воз11нк11ооен11н реJона11са наnрнже11нli а )Ле"
5 Проuеднт~ а11алнJ построенных eet.top11t.1~ АН
реJона11са напрнженнн н даitте о6ъяс11енне, а како
HKt' onepeж.ilQщee. а е каком - oтctatoщt,:?
6. К чеwу лр11ооnнт мэмененне активного con
ческой цепи 11рн резонансе наnриженнА'?
7. Сохра1111тсн лн резонанс 11аnряжекмll, есл
напряжение nнтаю1uей сетн'? Можно .1111 nолучкт~.
нкА лутеw нзмс,нення Аруrнх лараwетроа лнтаюwеr
8. Заnнwнте выражения AJ\11 тока, ПО1111оrо con
фнuнr11та мощнос-тн мехтрическоll цепи при ре30иа
11 ОлреАелнте еwкость kОНАенсатороа nрм
по 11оказв11ннм аольтwетра н аwперметра.
10 . В мектрнческоА цепи (см. рис. 3.7) sш
,лементов (R. R•. L., С II cat), аока:1анн11 ваттметр
1хо4е цепн . Запнwнте аыражен.ня .11111 опреаелеt11111
метра н аОJ1ьтметра на отац1,ны.1 уч1ст11х IUIIII
мad1-hacfl; .narod.ru
р ная работа 4
Лаборато
э,ектрнческая цепь
ра3веrв,,е,r,rаяка •с акт,rв 11 о-реактнвным н
сннусонаа,,ьноrо то Резонанс токов
сопро rнв.1е11ня111н.
6 ты J-Jсследова1н1е режнмоа работ111
lL ел ь Р а о nрн параллельном соед1111ен11н nотре.
,лекrрнческо/1 ценнерrllн с актнвно,реакт11внымн co npo
t,нтеле,1 ,;лектроэ11
•
оnределенне параметров цеnн, установле нне
тнвле111н1м11,
;условнli ооз1111к11овення резонанса токов.
Основ,и,,е теоретические положения
в электрнческ,1 х цепях nepeмe1111oro тока н":еютс11 це.
н с параллельным соеднненнем nотребителен электро.
нерrнн, пр 11 которо•1 все потребители на:<одятся под 04•
нм 11 тем же напряжен11ем . При этом на ток в цепи каж.
ого 11з потребнтелеli не влияет нх число. Значенне тока
в каждом нз ннх определяется только значениям и соот-
~
ветствующнх сопротивлен11и и значеннем подводимого
наnряже1111я. Сопротнвлення в цепях переменного тока
обы•1110 носят комплексныii характер. При этом каждое нз
ннх в 061цем случае можно nредстав11ть в виде последа.
1атель110 соед11нен11ых между со6ой сопротивле ний R
~нk.
'
flр11мером электрической цепн переменного тока с па
ралле;,ьным соед1111е1111ем соnротнвленнй может служ ить
цепь, представленная на рис. 4.1. Рассматривая отделtr
/
1,
11
н,
o-o -- -T1--Ir_,_
_ jJlcl
Рнс. 4, 1
•
li,
Рнс. 4.2
параллельные ветви это.
трические иепн для н н_ цепи как независимые зле
векторную диа;рамму аждои из них можно постро
XL, > Хе, н Хи <Хе,' (;~:о~я2)нз предположения,
36
•
•
• так как
при актиt
ннАуктивном характере соnротнвле 11ни ве
отстает по фазе от вектора 11априжснни (J
а при акт11в110-еt.скостном вектор тока / опер
угол Cj)1.
1
Ток / 1 может б1.,1ть раэ11оже11 на актны1
реакт11в11~ю f,1 состаВJ1яющ1н:. С учетом того
= R1/Z,s1111r, = {..\\, -
Xc,)/Z, 11 / 1 = U/Z,,
днаграммы рнс. 4.2 11аход11м:
f., = l1COS<p1 = .!!_ J!l. = U~ =
Zo Zo
LI
где G, = R,/Zf - актнвная nровод11мость
ющеА ветви з11ек,-р11ческой uen11,
r:Jрн1111мзн во в11нма11не, что в данном
ная ,сум ма реакт11в11ых составпнющнх токо
на апrебранческой сумме, 11меем
l,1=I,, -
lc, = / 1 sin,p 1 = .!:!... (Х .,-Хе,}
Z,
l1
•
= ив,.
где /L1, /с, - реактивная нндуктив11ая н
костная составляющие тока / 1: Z 1 - полн
ние соответствующей ветви цепи перемен,~
Приэтом/,°=✓1~1+/~, = U/l1= U
Таким образом, активную составля1Ощ
•
•
сматрнваемон ветв11 э11ектрнческон цепи
вить в виде пронзведення напряжения на
воднмость ветви, реактивную составляющ
де произведения напряжения на реакти
мость ветви, а ток в рассматр11ваемоА вет
жению, действующему на зажимах цепи,
на ее полную проводимость.
Для злектрической цепи с паралпепьн
соnротнвлеииА, в соответс:-rвнн с первым
rофа .дпя точки разветвления, общнА ток
ленном участке цепи может быть оnред
ная сумма токов в _от4ельных nаралпельк
ток может быть nредс:-тамек в виде ве
1-la +I,,
, и /, - хоммексные
ы,с 1era111 fll
~~~
мad1-hac1<;.narod.ru
•"елены соrласно
быть опр-
.
лtль11ы1 впа11;т~а;:wн1 участков_ uenн
Ом AJIII с та
/
0/l, = r,u.
1=-
-
.
J, = 0/!:, = !2U,
х, z,=R1+1(Xu- Xt:1)
z, R1t/Xt, -
c,),вeroel'i, wоду,1н которых
r•e -
соr1ротнвле1111я
..,nл,~11.сние
,еrствtнно равны : z = RJ + (Xu - Хе,
Rt+(.Лt,- Хе,) н 2
Z,\
Z - комплексные nроноднмостн,
-
11 l.,, l',-= I/ '
обратные комплексным
еляемые как вел11•11111ы,рноаемоii эпектр11•1ескоА
Для рассиаr
6
~ален11ям
выраженне для о шеrо то
... 1 можно
лопучнть
l=й/l.=Хй,
Z=R+1:<t _Х,)
_
комплексное соr1ротн1.11
-
R Х Х _ 11,_711811ое, реакт11в11ое нндукти
А uer11
1
,
•
L,
'
•r11t· У
-
1/
~.lkJIIBH.,._
....
емкостное соnрот11вле1111я 11~
,_
-
nлrкс11,1я r1ровол11мость цеп11.
С учетои этого выражение для токов можно эаа
pJro.w вн:~е
U/Z. = U/Z., + U/l:2 .
• Уо:::),+У,.
-
-
-
Jfз этоrо вuраження с11едует, что комnпекс11ая n
мость э;1ектрнческоfi цеnн np11 параллельном с
соnротнв.'lе11нн ,оказывается равной сумме ком
nровод11мостен соответствую1ц11х параллельных
Выражение дпя комnлексноА nроводн.wостн к
параллельных ветв"н получается 11.}'Тем умно
нтеля н знаменателя соответствующеА проао4н
соnряжtнное значение комnлексttоrо сопроти
лtрвон ветвн uen11 с актнвно-н11дуктнвны11
соnротнвленнн лрн XL, > Хе, она может бlil'rl,
и1 • внде
-
1/1, -
11(R, +j(XL, - Xc,)J.,. (Ri_ /(
Xa)lll Rl + (Хи - Xc,)'J - R1/Zl - J(X,..
-
/Zf- 01- /81•
По ••а..оrь с 81'811 11aryr 01i111t
-ъ ■ 10,-,u.
тера соnрот11ме11нА во второА оствн 11еnн
н Хс<Х1. (см. р11с. 4.2):
,l', = R,/ZJ - itXu - Xc:1)/ZJ = G
У= R!Z' -
itX,.
-
Xc)/l' = G
GПр11_8этом У=Х,+,r2с:::(G1+G,)
=
-
/.
Отсюда в обu1ем слу 11ае дли 11ро11зво.11
раллелын.~х ветвей at,,-r11ы11111 nponuд1tмQCT
це11и при пар~J1лс11ы1ом сосдн11с111111 со11рот
ваетrя рав11ои сумме акт11011ых про11од11
раллелы,ых orтвeii, а реакт11в11ая npoooдtt
110А а.1гебра11ческой сумме реактивных
всех пuрал11ель111.а1х вет11сй, вхuдящ11х в д
ческую це11ь.
f.\одуль nuлной про11од11мости цепи
выраже11ия
У=✓G
7
+87
=
(G1+G:)2+(
По.11,ая проводнмость цсп11 в то же врем
л11чн11ой, обратной ее полному сопроти
Разделив каждый вектор тока на вект
ме рис. 4.2 на вектор 11апряже1111я U,
•
треугольник проводнмостей для данноА ц
примера на рис. 4.3 представ,1е11 треуrоль
тей для первой ветви схемы рис:. 4.1.
liз треугольника проводнмостеА след
= G1/Y1. а sinrp1 = 81/У, = (BL1 - Bu)
этого полная, активная н реактивная мо
rут быть определены через соответств
мости:
s,=и1,==u
2
r,. Р, - u11cos,.
Q, = U/1sin,1 " U2B,.
В электрических цепях nе
ременноrо тока nрн nараллепь
ном соединении реакrивиых со.
отнвпеннА может JОЗникеть
онанс тохо1. Эrо происzо..
•~• ~ еrда •о~
мad1-hac1<; .narod.ru
на учасrке эпектр
(яа.,енне резонансаьlfО соед1111е11ные
н111с токо.11 жаwед rrарамел _ особое состояние
uerrн. со,1е?костныn элемс11т~~1ы,ои соеднне11нн
rн•:::ш:оrо токи пр11 пв::~~11в11ая нндуl(Т~rвная n
пер n nprr котором Р oii реакт11в11011 еwк
,.,,ле11н •
тся равн
В
ь оказыове
прн услов1111, что L
:м:,':;нмостн ~тон uen
1
~
1
~e~~~-it целью, в котороА lf
р Лpocтeiiшeli ,.,ектр nопяется цепь с пара
30НВНС ТОКОВ,
81t1людаться ре
wкв 1tндукт,~в11ост11 н конденс:а
.. ,.. смд11не1111ем кату
рассиатр11ваемой цепи
Ло.,ная п оводн~rость
-
а+(Bt- Вс)
•
оков (BL == Вс) можно заnм
словне резонанса т па вметры эпсктр11ческоА
wрез соответстауюшн:оод~мость катушк11, 11иеюще1
Так как реакт11внвя "~
определяется выражение" В
nвное ~o:!1::L;(;t~ 1"_ii,2), 8 nроводниость конден
•
Xi/Z,
ero внтнвноrо соnрот11вле11ня (Rc == О)
р• без )Чета
Вс == Xc/Z! = 1/,'<с = wC,
~ условие f!e30llaнca может быrь заnнсано в
•Ll(R! + w'L') == wC.
~fз ,того вираже1111я следует, что резонанс токов
JO nолу•111ть пр11 нэме11е111111 одного нз параметров
н w nрн nостоя11стое друг11х. Прн некоторых услоан
tодобных цепях резонанс может возникать н при
ме11но1о1 изменении указанных пnраметров.
Простейшне резонансные цеп11, состоящие нз n
ьно соеднненных между собой катушки и 11ду ктиа
1он.11енсатора, широко nр11ме11яюrся в радиоэлектр
11честве колебательных контуров, в которых р
ов лостиrается при некотором оnределенноА ча
naюwero на вход сооrветствующеrо· устроАстаа
а.
В паборатор11ых условнях наиболее часто резq
ов достнrается nрн нензменноii нндунтнвности
кн, путем нзиенения емкости С батареи кон4е
С нзмене11неи емкостной nроводнмостн Вс
nорцнонвльноii емкости конденсатора, пронсхо
енне nолноА nроводнwостн У, общего тока /
ента моwностн cosqi.
Указанные эавнснмостн называются р е а о
;J:0:UК: и•., мн (рнс. 4.4). Ана.пнs иих 1
IIU
•an, 1fТО nрн У•еnнчевин е11костн or
•
apolOМlfocr• ме1rrр11чесхо1 чеаа снt
о
wается, достнгает прн Вс= в.
своего мн11нмум.~. а :затем аозрас..
тает с. yвeJ11i'leH1teм С, а пределе
стремясь 1( еесконецностн. Оещнl'i
ток/= YU, nотребnяемый цепью
nponopц1to11aneн non11oi1 проводи:
... ости,
Поэтому характер его нз •
менення nодоеен характеру н:зме•
tte1111я nро11однмостн. Коэффнцн•
ент мошностн cos qi с у11е.пнце~tнем
Р11с. 4 ◄
ем!(ОСТ1t сначала возрастает. а затем уменьшается 8 npe•
деле стремясь 1( нулю, так как cosqi = G/Y. В ре.э}'пь,-ате
анализа указанных завJtснмостеl\ можно установ 11 ,-ь цm
реэо11аис токов характеризуется следующими явлен~ямк.
1. При р~:зонансе токов полная провоnнмость всеА
э.оектрнцескон депн nрJtобретает миинмаль11ое з11аце1111е и
становится равной акткв1101\ ее составляющей;
У=✓02+tв. - Вс)2=а.
2. Минимальное эначеJнtе лроводнмостн обуслов..nи•
вает н м1tн11мапьное эначе111tе тока цеnн;
/=YU=GU.
З. Емкостный ток /с и индуктивная составляющая '•
1"ОКа катуwнн /~ оказываются прн этом равJtымн по сели•
чине, а активная составляющая тока катушки !,. стаИО•
·вн,ся равной току /, потребляемому из сети;
IL=BtU=BcV=I,; lя.=GV=YV=l.
Пр1t этом реактивные составляющие тока /L и /с (в
эавнснмост1t от знач.ення реактнвнЬIХ проводнмостеit} МО·
гут прнобретать теоретнческн весьма большие значення
н н ам11ого превышать -rок /, потребляемый электрическоА
цепью 11 з сет11.
4. Реакт11в11ая составляющая. полной ьсощностн, no-r•
ребляемой цепью, прн Bt = Вс оказывается рввноА нулю:
Q= ВtИ1 - ВсИ
2
=Q.-
Qc=О.
При этом нндуКТнвная н емкостная состав..nя~ощие
реакт11вной мошносrи также могут приобретать весьма
больш11с значен1,я, оставаясь равными друг другу.
5. П олная мощность цепи при резонанtt равна ее ••·
тнвн ой составляющей
s= Уи
1
=аи
1
=Р.
••
мad1-hoc:1<;.norod.ru
б. Коэффнuие~ мощнос:ц
v
и резонансе.
/•/~
-
uenв np
= GU1/Ylf' са 1
..-
0
f;lc
cosq,=P/S
.
,
/!
яженllе II ток ,лектрнческоt
, 1,.
Напр езонансе токов coena
la
пн флрн РВекторная д11аrра-.ма, ~
по аэе.
-
--i
Рк•5
ст оея11ая для У':'овн н J)еЭОна
р ассматр11вземо11 цепи, npe_. c:r
wжо• nриt4е1111телы10 к р
мнанарис.45
т шнрокое пр11.wенеине а t'=•а-
Реюнанс токов находидля повышения коэффнцнеаrа
IW.1 мектрнчес:кнх целя:ак о11 имеет большое техн111о-
11О111НОСТ11 (cos1p), так Повышение коэффициента 11oaa,.
8rJ111.wнчtcкoc значен1~~дключе11нем ко11де11саторов (ICAJI
IIOCТH обесnечнвкаоетвсяреактнвнон емкостноН мощнос11)
rнх нсточнн
~
м,._
о nотребите1tям электрическоn энергии, --• -
uралпепьн
•
•
ктив n.-..
рмr аслеJ1ствие на.1ичня сво/iственнон 11м ниду "--•"
uею ннзкнii коэфф11циент мощности .
Задание по работе
1 Провести экспериментальное исследование развет.
1,1ен11он ,.,ектрнческон цепн переменного тока, состоя
•
nарапле.,ьно вк.,1юченных натуwки нндуктивн
fJlтaptн конденсаторов н резистора, а также парам
111х цепей нз разJ1ичиых сочетаннН указанных эпеме
2 llo эксnернwента.,ьным данным произвести ра
х nроводи.wостен нсследуе.wых цепен.
З Эксnерн.wентально оnреде.1нть параметры, при
wx настуnаtт резонанс токов для данной цепи, н
нть резонансные кривые.
4. Ло nОJ1ученным данным построить векторные
11мы токов н напряжения для различных режимов в
уемоА цепи.
5. Составить кратхие выводы по работе.
Мподиvс,ше !Jl'(UйJШR по t1titn0Aнeнuю работе,
1 Собраn. s..enp11чecJCyJo цепь с nараллuьнм11
ем резистора, каrуwки индуктивности и СSата
1
СООtkтсаакн с nрниципиапьноА
88
Р■с. 4.6. Соеuиенне зле11ен1ов
'81U~WDQll_a DpliбoPo■ .U• измерения наар
1■с. c.l ...... Dpoes.o.ura no монruм
•
РА
1
1JI
,.
lt
114,r
РА• РА1
и
Pv
R.
R
с
L
Ркс. 4.6
2. Измерить ток, напряжение и иощиость на входе
электрическо!i цепи с н спользованиеи измернтельиоrо
комплекта К505, а токи в цепи резистора, катушки ин
дукти вности н батареи ко11денсаторов - с помощью ам
перметров, установленных на панели No З лабораторноrо
стенда. П итание цепи синусоидальным током осуществ
л яется от соответствующего регулируемого источника,
расположенного на панели источников стенда .
l
,.
с,
...
6 Ь1 электрич еской це11/f
нть рсжныы ра :,~влен,11i в nараллельн.,•
3Jf
3
yч хвраt,.-тсре сопро рсподпвателем з11ачен11е
раз.111;;;:~:,108110 эоло11ное "нзмернrь наnряженне,
вях 1111n на uхоле цеп11.1естн их зна•1е1111я в таб-,
пряже
в цепях. эа1
HOCТII Н ТОКН .
np11 ВКЛIОЧСН/111
Т
• cs., ....
Номrр•
1fJмtpr11••
Вuч11слtн11~
8H1t pr1мl
1
2
и.
в
Р,
Br
/ ,..,.
ААА
lc r. а. r•. а,.в..Вс;,
,.. ,.. ,..
с"с"См
А
катушки 1111дукт11вности и батареи
а) резнстора,ость которой уста нов нть р а вноА
JJ.енсат':С~~) ;;;нстора II батареи конденсаторов; а)
/О~;~ка ,~ катушки 11 11дукт11s11остн: г) катушки инду
3Н • ) батаре11 конденсаторов; е) резистора.
ностн, д
.
4) fJo результатам измерении произвести вычиц
асех входя1ц11х в таб.1. 4.1 значении н построить в
ные д11аrраммы наnряже11111i и токов при nараллел
вкл ючс,11111: рез11стора II катушки нндуктн sностн; резв
ра II батареи конденсаторов.
5. Jfзучнть явденне резонанса токов в электрич
uen11 :
а) собрать электрическую цепь нз параллельно в
чен11ых катушки нндуктнвности и батареи конденса
а соответствнн с монтажной схемой рис. 4. 7, кскл
ветвь uenн с рез11сторам11;
б) установ11ть заданное преподавателем наnря
la входе цеnн н изменять величину емкости коид
tорнон батареи от нуля до значе,1ия, при которо
неразветв11еннон частн цели будет иметь наимен
наченне:
в) создать 8 цеnн режнм, соответствующнА рао
ков нлн б.,нзкнй к нему; проверить соответствие
резонансу токов по значению коэффициента мо
11
(~~'Р ~ 1); записать показания всех иэме
npнvupoв в табл. 4.2;
11 r) измерить н записать в табл 4 2 показ
lfepllТeJlы,ыx приборов еще мя четыр·ех режн-.
f
НО'4 ■р8 М)•
TaCSл11ua 42
мtрtнмА
ИSNtpfMMlt
8W"4~AtMMII
и. Р,
'· /..
';;
У, У" li" в..
вВт
Вс,с.•
АА
с"с"с"с"
•
•
u, 1tаФ
-
-
8о
.
~
1
.
2
..
•
дуемон цепи: два измерения прн С< Со н два измереннR
при С > Со (Со - емкость конденсаторной батареи при
резонансе токов в цепи; С - текущее значение емкости
батареи конденсаторов).
6. По дан11ым измерений н вычислений табл. 4.2 пост
роить в масшта~_ в одной системе координат эавнснмос
тн общего ток~ п~~ проводнмост'\...i,н коэффнцнент
та мощности цеп!! Osg> от величины емкости С батареи
конденсаторов (рез ансные кривые).
-
7. На оs_нованнн произведенных измерений построить
векторные диаграмм!- токов и напряжений для трех ре
жимов электрнческон цепи: до резонанса, прн резонансе
и после резонанса соответственно при С < С0, С = Со
нС>Со.
КонтроАьЖllе оопрос~
1. Дайте оnределенне nармлелъноrо соеднненн11 участков ,лек•
тркческоА цеnн.
2. Наnнwнте формулы А/111 оnределенм11 а1m11ноА, нн.а.уkтманок,
емкостной н noлнoii проводимое-тек sлектрнческон цtnн.
З. Завмснт лн реактнан111 проводимость катушки нн.а.уктн1ност11
от велнчнны ее актноного соnротнмени11?
4. Поясните, н3меннТСJ1 лн актн11на11 nро110.а.имость катушки при 113 •
мененнн ее индуктивности н неНJмеином акти11ном соnротиВJ1еи1111
S. Данте определение рuоианса то11011 а ,.-,ектрическоА 11епн.
·-
8. В какоА цепи и прн каких успо1111ях наступает ре3онанс то1101?
7. ЧеN отлнчаетс11 резонанс токо11 от ре3он анса наnряжениА?
8. Поясните, оказывает лн 1лн11нме иа nотре61111ему» a11Т11■11JD
мощиос:т~. nвраллельно 1к..1юченн111 в ,лектрическу11 цеп" емкосn..
9. Объясните способ nо1ыwенн11 ко,ффнциент1 мощкОСТ11 uеатр11•
чtс:коА цепи nрн параллельном вмюченин е11коСТ11 • nотребитu• с ••·
ТНIIНО·НИАуктнвноil наrрузкоil .
1О. Поясните тежимко-,кономическое ,качение DO■ЫJ11e■ 1111 ico,ффll•
uнента мощнос:тн электрическоА цепи.
м ad1-hac1<; .n ar o d.ru
рная работа 5
Ла6орато
нческне uепн nрн соеднне 111111
Трсхфазнwе ,.,ер~:нерrнн 38ездоА н треуrол.1111...._
nотре6нrе~еА ,лект
- ..,
6 ы Исе11едован1н: р~:жнмов Ра&..
Цел ь Р 8 0 :Сн~меrр,~чноrо nотребнтелеА ЭЛе1еt""
сна,Nетр11чноrо н "рехфазных эпектрнческнх цепях, onPt.
tfескод э11ерrнн в тсооткоwеннА между фазными н лн Ре.
,ае11е11не осннон•я"~нх токов н 11аnряженнi! nрн снмметр11ч~
НЫNн з11аче "
А
д
..,.
8"R/Оченнн потребителе звеэдо н тpeyrn-.
11аrрузке н ~·
-
8IIKON .
Осноt1ные теоретические поАожения
Э:,ектрнческая энерrня в современных условиях IЫJII.
батываеrся nрениущественно нсточннкамн эн ерr11н t
rрехфаэноА снстеиоА наnряженнд. Трехфазные нсточн
11111
шнроко применяются в технике. Объясняется это те.,, '1111
трехфазная система переменного тока является нанею..
1110110.снчиоА . В качестве трехфазных нсточннков напр"
•ен11Я на электрнческнх станциях используютс я треХфа,
ные сннхронные генераторы, на статоре кото рых pu...,
щаются три фазные обwоткн (фазы), смещенные в n
р1нстве относительно друr друга на угол 120°. При
ще1111н ротора, выполненного в внде электромагнита
стоянноrо тока, в обмотках генератора будут HHAYQI
11ться переменные ЭДС, сдвинутые относительно
Jруга no фазе также на 120° (2n/З):
t,4 = E-4"slnCiJI; еа = Ea,,,sin( ыt - 2л/Э);
tc === Ec"sin( (i)/ + 2п/З) ,
~J.e ЕА., Е,,. н Ее., - значения ЭДС соответственно ф
п,внс.
Такнw образом, под трехфаэноА системоА понн111
со1окуnность ,ле......р
а
"' нческих цепей , в кот о рых дelcn
,.;~с~~альные ЭДС (напряжения) одноА и тоА •е
/3• ннуn,,е относительно друr друга по фаsе на
,
созда ваемые об
()rин.
•
щни источником ,лекrр■
Под деАствнем трехф А
ТJ)еrфаэноrо пот ебнт аэно системы ЭДС на sa•
P•lfи11 система :аnряе:: с;здается трехфазная
1208. т. е. н1 Yl'O.II 21113 ~и • сдвинутых по фаsе и•
.,
•
ммеаощих оцвако■wе
.
11,u
,.
v..
А
-
2x/J
Zx/.1
"-! v"'
la
6
,,
~
-
N
v,. ~
z.
11
,,
v,
с~
-
'4
1x/J
N
,,.
Рнс.S1
Рмс. S2
тудные и действующие значения (векторная д~~вrрамма
представлена на р11с. 5.1).
В трехфазной системе потребители электроэнергии
соеднняю_тся звездой ип11 треуrольн11ком . Передача элек
тричес_кои энергии от.источника к потребителю в трех
фазнон трехпроводиои системе осуществляется с по
мощь~ линейных проводов. В четырехпроводноА трех
фазнон системе имеется четвертыii - неiiтральный (Nn)
провод, соединяющий общие точки фаз источника и по
требителя .
Соединение, при котором концы всех трех фаз потре
бителя объединяются в общую точку, называемую ней-
•
•
тральнои точкон, аначалафазnодс:оеднияютсяк
трехфазному источнику питания посредством линейных
проводов, называется соеднненнем звездоА
трехфазноrо nотребнтеля (рис. 5,2). Токн
/,4, lв и /с в соответствующих линейных проводах назы
ваются лнIIеАнымн, токи,протекающиепофазам,-
фазными, а ток lн в нейтральном проводе называется
нейтральным.
При рассмотрении трехфазной системы исходна, из
предположения, что трехфазныА источник является сим
метричным, фазные напряжения которого равны меЖАу
собоА и сдвнну~:ы по фазе относительно .11pyr 4Pyra на
угол 2n/З. НапР.яження 11еж.11у лннеАнымн аровоu1111
потребителя UАв, Uвс н UCA называются .11 и и е А и ы II к.
а меЖАу началом н концом фаз nотребителя, 1м1Очевво
rозвез.110Аи•. и. и и~. - фазиыIIи.
Из схемы рис. 5.2 видно, что при соеАНиении nоrре
бнтеля эвеэдоА по его фазам nротекаm те ме tolJt 1,,
1. н /с, что н no лннеАнык прово.11111. Эrо оа11чаеr, ао
при соединении потребителя эвеэдоА· фаэиwе тоа ~
мad1-hac1<;.narod.ru
ующнм линейным токам: 1.
веются равныын соотаетств
°"
=1.
у закону Кирхгофа для нейтра11~.
n н этом по первом
р можно заn11сать
ноА точкн п
J+J_1
/1,+В С-
N
•
лотребнтеля звездон, незавнс,11,10
Прн соеднненн11 е а сопротивлений его фаз, а тa!Utct
от велнч,сны н характ Ротсутствует нейтральнын npo
80
•
Oro имеется 11лн
6
..,
от т • • ыми н фазными налряженнями потре нте.,~
между лнненн ющне соотношения, полученные по вто.
существуют следу
рому закону Кирхгофа: . . .
.
.
и•и·t).·Uвс=Uь-Ue;Uc,,,=
Ue- U
0
•
АВ="-
••
В большинстве практических случаев трехфазныt
потребители представляют собой симметричную нагрузку,
подключенную к симметричному трехфазному нсточннку
nнта 11ня.
Нагрузка, nрн которой комплексные <;_олротивлення
всех фаз потребителя равны между собои (~о = Z.ь ==
= J,), называется с им метр н ч ной. При этом R,==
= Rь =R,нХ,, =Хьс::Х,.
Сопротивления линейных проводов, так же как и со•
противления нейтрального, обычно малы и ими можно
пренебречь. Прн этом линейные напряжения генератора
равн ы линейным напряжениям потребителя и соответст•
венно фазные напряжения генератора равны фазным
напряжениям потребителя. В этом случае векторная дна•
грамм а напряжений потребителя будет совпадать с век•
торной днаграммоli напряжений генератора. Исходя и.,
полученных уравнений н построений, можно сделать вы•
Рнс. 5.3
...
вод. что линейные напряженНJ
потребителя. так же как и фаз•
•
ные, сдвинуты относ ительно
друг друга на угол 2n/3
(рис. 5.3).
Из векторной диаграммы
следует, что при соедииенн•
потребителя эле ктроэнерrlll
звездой при снмметричноА 111'
грузке между фазными и .,...,
Нейными нс1пряжениями cylll
ствует соотношение:
Фазные токи nотреб11телR определяют n
/А= Ио/'!,., lв = Иь/~ь н /с= •
Так как фазные наnряже1111я 11 фаз11ые
лотреб11теля элек-rроэ11ерrн11 равны между
ные ток!' nрн с11миетрнч1101i 11аrрузке тnкж
дусобон/А=lв = lc= 10нсдвинутыотн
11ых наnряженнr1 на равные углы 'Ро = •r•
ределяемые 11э выраже11ня
lgrp. = Х./ Ra = tg,pь = Х1,/Rь = lgrp,
Прн симметричной нагрузке ток u ней
uоде, определяемый как век-торная сумма
оказывается равным нулю, поэтому nрн
нагрузке этот провод становится не нужны
его нет смысла. Прн нес11мметрнчной нагр
ные соnротнелення всех трех фаз в общем
ны между собой, т. е. Ь =!= Ь."=!= Ь,.
Пренебрегая соnротнеленнями лн11ей1
можно считать, что линейные наnряжен11
независимо от характера нагрузки равн
ющнм линейным напряжениям генератора
•
•
лнненlfЬlх напряжении и при несимметри
снмметрнчна.
Пр11 включен1111 11еiiтра.1ьноrо провода
ной нагрузке (соnротнвленнем нейтральног
,небреrаем) nотенц11ал нейтральной точк11 п
вен потенциалу нейтра,1ьной точки rенер
оательно, фазные напряжения nотребител
ветствующнм фазным напряжениям rенер
При налнчнн нейтрального провода н н
нагрузке геометрическая сумма фазных т
иой системы в соответствии с первым зако
для нейтральной точки равна току в не
воде
/А+lв+lc=lн+О.
При этом векторная диаграмма для и
нагрузки с неАтральным проводом имеет
ленный на рис. 5.4.
При отмюченнн иеАтральноrо
неАтральноА точки п nотребитеu
вен потенциалу неАтрuьиоА 'fМ
снммеrрнчиоА наrруаке. так
Мdt.Q~.Прваом
14-
Рнt. 5◄
С- К•,,
Рнс. 5.5
J,;,1 к.,,
•
е nотребнтеля сиестнтся нз своего nep
IOA .днаграww ння 8 д yroe (п'), прн котором 1'1!а1
• ..,.ы,оrо поло:ефазных iоков nотребнтеля равна нул
р11ческая суNм
J,. +J,+lc=о.
8 этоw случае векторная диаграмма прнннмает
DредставленныА нз рис. 5.5, нз которой следует, '11'О
1еснмматрнчной нагрузке в трехфазнод системе ба
рального провода фазные напряжения потребителя
1ываmся не равными друг другу. При этоw на
фазах может быть пониженное напряжение по срав
с фазными напряжениями генератора, а на АР
nовыwенное.
В ,том случае между фазными токам~. напряже
1 сопротнвленняwн су1цествуют те же соотношения,
.1овленные законом Ома, что н прн снмметрич
rрузке.
Короткое замыкание одной фазы потребителя
троэнергнн, соеднненнdго звездой без нейтральноrа
:Аа, следует рассматривать как частныА случаl
етрнчной нагрузки, при котором напряжение на
О3амкнутоА фазе потребителя становится равным
Rаnря)l(енне на АВух других фазах увелнчнва
наченнА, равных .11ннеАным напряжениям (~нс.
еАтралыая точка II на векторноА диаграмме CII
troм случае а вершину треугольника лииеАных
внА -(11'), СООтаетстаующую короткозамкиvта
р11 troм Нlnряжен■е U,,,.. между нейтральным
rенератора II nо1рtбнrеля становится равным
••еии1D nмтalDlltero rенератора.
ок I IОротко.амауrоа Фuе аавнснт от
•••t. 8UIQlle-■мz • .uyz -'PYl'IIX Фuах
..
'
'j
n(NJ
Риt. S.8
Геометрическая сумиа векторов 11tex трех фазных токов
в этом случае рав11.~ нулю.
Отключение нагрузки oд11oit нз фаэ в трехфазноt'i сис
теме при соединении потребите.ля :электрознергн11 звездой
без ней тра~ьного провода можио также рассматрнва;ь
как частным случаА несимметричной нагрузки, при кото
рой соnрот11влен11е отключенной фазы равно бесконеч
ности. При этом если сопротивления двух других фаз ока
зываются равными, то нейтральная точка n на векторноii
диаграмме леремес:тнтся в середину одноit нз сторон треу
гольника (п') линеliных напряженнt'i (рис. 5.7).
При обры11е линейного провода трехфазный потреби
тель н аходится под линейным наr!'J)яженнем, так как при
этом ни одна 11з точек нагрузки не будет под потенциалом
оборванного лннеiiного провода. В этом слу,.1ае векrорная
диаграмма трехфазного потребителя при соединении
звездой и отсутстsнн иеiiтральноrо nрово.11.а nрнобретает
внд, предста611е11ный на рис. S..8.
Соединение, при нотором ко11ец первой фазы х соеди
няется с началом второii Ь, конец второА у - с началом
тре-rьеА с, а конец третьеii z - с началом пераоА о, назы
вается соединением трехфазного потре•
бнтепя эпектрнческоА энерrнн треу
r оп ь н н ко м. Прн этом начала всех фаз nотребнтu•
прнсоеднняю-rся х источнику электричесхоА sнерrин с по
мощью линейных проводоа. Из рис. 5.9 1кдно, что ка•·
да.я фаза потребителя npнcoeAHWleтcJI соотКТСТМ:НJЮ к
$1
мad1-hoc:1<;.norod.ru
•
Vц
Р\1с. 5. 10
Пмьэуясь укаэаннымн соотношенrrямн, по ве
фаз11ы:с токllв '••· /'/,, /,. можно nостро11ть веК1оры п
lbl.t токов /А, ,. "
,.
Соотнош-н11я .между фазными напряження1,1н, то
1 сопрот11вле1111ямн np11 соед1111ен1111 поrребнтеля тре
ко,., оnре.11еляюrся в соответствнн с законом Ома:
ОА1/Ь,,, /,, = (J,,/Ь.,; 1,. = Ue,c/~-
rлы _СJ1в11rа по.Фазе между оеr.торамн фазных на
• Uu. U,c, UCA н соответствующих фазных то
/,. оnрелеляются фаэнымli соnроrнолення мн n
•: 1 rr..x• /=t> arclg Х,1/R•• ; Ч'ь, = arclg Хь,/R.,;
lfC g ra l'lt•
Лрн с11мметр11ч11он нагрузке комплексные con
аттрехфазод11наковытеZ - Z
z
• kак аt:тнвные т
'
••~-
~' == ....,
~n~,я равн~- а~н реа;нвные сопротнвлен
••ем реактнвные. со •• ==
ь,= R,a: Ха• ==Х
(11цукт11анын нпн nротнв.1ення имеют OJIИ
ф1з1wе токн н соо~~костнын) характер в зто
п
етствующне углы c.uиra
Рис. 5.11
между фазными напряжениями н фазными т
равны между собой: lаь = J., = /,,. =
/♦,
= ер,,. = (J)ф.
Таким образом, nри соедииенин 'Трехфазн
теля электроэнергии треугольником при с
нагрузке токи всех трех фаз равны между с
НУ"J'Ы относительно соответсrвующнх линейн
ннй на од11наковые углы. Из векторной дна
симметричной нагрузки nрн соединении
треугольником, представленной на рис. 5.10
-
лнненные токи оказываются равными н еде
носнтельно друг друга no фазе на уrол 2n/
-
.
между фазными и лнненнымн токами nрн с
нагрузке н соедlUiении потребителя треуг
ществует соотношение:
/А= -{з 1.,
При несимметричной нагрузке фазные
сдвига по фазе между фазными токами и
nряженнямн в общем случае не одинаковы.
и при симметричной нагрузке, они могут быт
no со.ответствующим формулам. ЛннеАные
случае определяются через соответствУJОщИ
кн. Векторная д11аграмма, построенная д.пя
метричиой актив~оА каrрузки трехфаэноrо
при соединенн11 треуrольником, npu~a
Отключение наrрузкн одНоА из фаа М
рявать как частный случай в
коrАа сопротивление отмючеl(JЮЙ,,_
ностн. В зтом случае вектора
аsц, nрuставленяыА *• рис.
При обрыве лниеlвоrq
......--~
бнтеля электроэнергии,
потре O треуrольн11ком, следуе,,,
ненно:вать ero как nотребн
сwа~~чен11ын к однофазному 11~
по:у п11тання. Векторная диаrр11n,.
Р•с. 6 13
нн этого случая nредставле111·- ..
напряженнн для
"
токов н
нс. 5.1З.
ь т ехфаэного потребителя SJI
р Актнвную мощное; чаf ,_.0жно определить как су,.~
тро)11ерr11н в о6ше:псв!ех его фаз. Прн соедииеинн зi~
1КТН811ЫХ J,IOЩIIOCТ ость потребителя
оА ltlCТlfBllaЯ /IIOЩII
А
+ р +р = U.l,1cosq,., + U•lвcosrp, +
Р-Р. •
'
+ U,lccosq,,.
Прн соед1111еннн треугольником
р = Раь + Р., + Р,., = U,1вlоьСОS!:роь +
+ Uвcl•,cosq,., + Uc,11,.cosq,,•.
Лрн снмметр11ч11он нагрузке фазные н апряже ния, TOICJI •
углы сдвнrв фаз оказываются равным и. Вследствие этоrо
равны также н актнвные мощности всех трех фаз поrре.
611rеля э11ектроэнерrнн .
Активная мощность трехфазного потребителя неэав1•
снмо от схемы его соедннення может быть найдена череа
л1111е1i11ые токн н напряжения:
Р = ЗР+ = ЗU+l,cosЧJФ = -./3 U"l"cosrp.
Аналоr11чно можно получнть н формулу для реактивно
11ощност11 трехфазного потребнтеля прн симметри·rн
на грузке:
Q = -./З U"l"siпrp.
Полн~я мощность трехфазного потребителя
рнч11он нагрузке
s=✓р2 + Q2 = -./3 и.,,..
Задание по работе
1. Исследовать ТР
'lескую цепь nрн сое :хnроводную трехфазную элект
nrи эвездон н установ~тненнн потребнтелеА электро,в
фазныин токами н иь соотношения r.rежду лннеАн
ir неснммеrрнчном реж аnряженнямн nрн снмметрич
2. Исследовать ч нмах работы.
S4
етырехпроводную трехфазнуlО
nрн соел.нненнн noтpeбнтeiiell 311.e:1AOII н усr1но1нть toa1-
1toweннA меж.11.у "ннеllны"н и ф11ны"н Т(Ж1мн н наnр,~же
ttнимн nрн снмметрнчном н неснм11етрнчном режн1111t
работы .
З. ИсСJ1едо1ать тре1tф11ну~о u,enь nрн соеАиненни по•
rpeбнПJ1ell треуrОJ1ьннмом н усrаноанть соотноwеt1нА
между "ннеllнымн н ф11нымн томами н наnр,~жечнимн.
4. д.,,и НСС.11еАуены,; uenell nостронтъ аекторныt ам1r
раммы токо11 н наприженнli nрн симметричном и несим
wетрнчном режима,; работы .
5. Состаанть краткие выводы по работе.
Mtroдuчecк.ue ук.азанUR n.o еыnоАненuю работы
1. 03наком·нт~ с нзмернтельнымн nрнборамн н обо
рудованием, нсnопь3уемымк nрм аыnопненнн работь~,
а также со схемоА ак.пючення нзнернтелъноrо коммtкr1
1(.505 при И3мереннях токов, нвnряжtннli н мощностtll в
трехфазных трехnроао.11.ных н четырехnроао.а.иых зпеnрн
ческих цепях.
2. Исс.педоватъ трехфа1ную цеnъ nрн Соt;Анненнн
потребнте.nеli электрнческоА !Нtрrнн 3ВtэдоН. (см. рис . 5.2).
З. Собрать трехnроводную трехфа1ную цепь (см .
'
'
'
....
"J
.е.
Рмс. ~ 14
"с 5 2) по монтажноll схеме рнс. 5.14 . нсnо.nьэуя • U·
Р••
ф
,доаапльно а111113'1ен•
честве нагр уз ки каждоА азы noc.n
ные4~~~~е~н~~ токи н мощностн noe Ф:~:ф~==~а~:
нзмернтиьноrо коммекта KSOS. И:ф ':вwм вcиьтketj)Olt,
ttеАных наnряженнА осуществить u00:чере.uо ao•Ykll'}IIIII
установленным на nвнин сте~~~nк. Пкт1к1еJПm. AIN"
его к соответствующим точка
8
мod l-hoc:"'-11ol"'od.ru
• Ю,11JТ• ат трtжфаJ oro 11сточннка, раслоложен11
,-,
11
t II ист•· -"'k"rro• nмтання с лнненным на nр•
~ в5 Jf мt 111 соаротнален11е nepv.ie11ныx резн
ф1,1ж трtжфазно/i ucnн. н,wернть н эаnнсать 8 та
1/rtllli
~ •»i
" at.i йfО
apc1iu1
J1!fl/Ц t
ф,ш
5 Cowtнw
с мdтр ие Dorpf(S11Тe.,tA
а.t•ки" пpoao.iow :i.:iatp0,кcpnc11
С 1111n
~1
_,....
значения ;11111ей11ых токоu, фазных II л1111еl\11ых
1111il, о также r1ок11зn11нн оатrме,ра дпн pa:!JH1•111
моо роботы ue1111.
б. Подмючнть к 11ccJ1eдyeмoli 1рехnровод110
ной цеnн 11ейт11алы1ыr1 провод. Для ~того co(~AI
д11н111елем штекер11ое r11ездо О нсточ1111ка n11та11
встстuу1ощеiс re11epaтop11oi1 клемма/\ 11зме
комплекта, а t1аr·руэоч11ую КЛl!мму 11эмер11те;1ь1
лекта - с соответствующ11м нагрузке штекер
дом.
7. Измерить все токн, напряжения II мо
симметр11чном 11 11ес11мметричном реж11мах ра
результаты измерен11й записать в табл. 5.1 .
8. Исследовать трехфазиую цепь при
потребителей :электр11ческоl\ энерr1111 треуrодь
рис. 5.9).
9. Собрать электрическую uen1, (см. р11с. 5
тажной схеме, прнведе11ной на рис. 5.15.
А
6
с
No
oNo
Рис. 5.15
1О. И змерить лннеАные токн и фазные акт
ности измерительным комплектом К505, а л
nряження - uнфровым вольтметром.
Для измерения фазных токов нсnольэовать
на панели стенда с пределом измерения J А
11 . Изменяя сопротивления nеремеивых
измерить и записать в табл. 5.2 sнaмeHIUI
фазных токов. лннеАвых напряжевнl •
ваnметра д11я различ~ :Р
12. Обработать NJ
са) ПOACffJIТaD
:11-1.и. • ~
1
J
,.._ μIF"t
-
06р611
фlJW
4
06pw1
.111ttмoro
DpolQII
нwх рtжнмов работы; сравнить вычисленные
рt3ультатамн измерений;
б) оnр~елнть соотношения между фазны
нwмн 3наченнямн наnряженнА (n. 2 и 6), ат
мн н лннеАнымн значениями токов (п . 8) /111
ных н несимметричных режимов работы цеn
соотношения I табл . 5.1 н 5.2;
в) по 4анным нэмереннА построить
раммы токов н напряжений при снмметрн
11етрнчно11 режимах работы цепи по указа
IITeAII.
КО11Тро.ttн.и IOn/JOllll
i 1!'~
0•Pt.Uм1111r трьф,11101 астем11~1
•--1111 DJltllMYll&fer11 ТJIQф
,.. • с,,,.... с o.t~a■ol
UIIOI а
а. r 1111111 ааосое1"
астемоl.
1 1,1ot С1СТ1w. COWulau IIOl]l..i
···--••11е1
·-
Jlабораторна11 Работа
Jl_ерехоАные процессы
в лннеиных з.nектрических цеn
Ц е л ь .Р а бот ы. Исследование перех
сов о лнненных эл~ктрнческнх цепях при
11
11 двух нnкопнтелен энергнн, установление
метров нсс;~сдуемоii цепи на характер пе
цесса, приобретение навыков nрнмененн
осц11ллоrрафа для исследования н нзмере
текающнх периодических несннусон.11аль
скнх ве.п11ч1111.
Основные теоретические МА
1-fаряду с установнвшнмися режимам
ненных э11ектр11ческнх цепях нме1ОТ м
1111тные переходные процессы, nронс:хоАищ
прн переходе от одноrо устаковнвwеrоса
rому.
Под деАствнем периодических uв
н 11nnряженнй переходные nроцесс:ы •
пях nоэ11нкают при включении •
же при изменении одиоrо щ
ров•.
Переходные процесаt а
протекать мrнове11но, Tt~
любая эпектричеща
11ым зanacow знер
neA элементов цеп~
• Мrно
JIНIIIOЩte -
te P•CSoтw,
мad1-hac1<;.narod.ru
отдельIIЫX участках
ння на ня
1111 н н1пряж сво11 ,начен г11.11тны~1 нпн ,.п
11х r ~н, 0 мен ьбрr,._еннн "' 11 кс 911ектр11ческо
rмrн••
нt
у•1аст
r}'
,
1 11 11 1,,ro,1 можно сч11тать, что
е111
1
"
rел1:t1ост11, м vчастке цепи
11w
II ч11
уюше ;
01,1vнхн н , ~втстоВсоотостсто11нсза
""
,,..ен е кн wrнoc 11110. cлeli не могут мrно
::rJ irkrp11чccк11,xa~r1111e ток11 о кату
"
N)T u
k\)I е,,11ое э I омм)'тац1111), однако
енятьrп //J ( ,:вый ,.~ко•• к катушек можно nрн
У в• н , х rодоб11ых лре11ебрсчь нх эпе
_..,,.,, я i,a
вс,1110, сrл11
1/Мt!СЯ мr110
е11яl(JШ ью
вс1tно меняться на
кoii rмко~р •я ' может мr116ок.,,адках ко11де11сато
Втж
·e1111r 1111 о
б
11 е,111 11onp11)1',
тя сслн rrpc11e речь ни
:ро,1 Jано11 kо~1муrаu1111);е~~ет~ческн возможны м
11остью ко11де11саrоров~ н~: цепях.
"
" •1е11 ння rоков
в п11не1111ых электр11•1еских
Пepti:o • t.." npouec~ы
мн днф~рере11ц1н1льным н У
on11cыoaюrcn л1111е ,ныо первому II второму за
,1ям11, rоставле1111ым11 т"быть сведены к одному
p•rocp.1, которые ~1oryoд11oro ток.J IIЛft 11аnряжен
HJO для лю6оrо перех
~rшен11с нсод11ород11огод11фференц11:1ль11оrо уруа.::
icc ,ч к,~• методом возможно в результате с
нн11 ч cr11oro реu.ен11я .'lанноrо неоднородного ур
я 11 его oбwero решен11я nрн равенстве нулю с
го члена, т. е од11ород11оrо д11ффере11ц11а11ьноrо УР
я
Прн :1тач реше1111е од11ородного урав11е1111я без с
ro ч.1е11а оr111сывает процессы, nронсходящне в эле
кон uс11н лр11 отсутств1111 внешннк 11сточ инков пит
.11а- 01111 nронс~одят под действием энерrнн, на,со
в J.1сктр11ческо~, н маrннтном nопях эпементо
В рtальных 1лектр11ческ11х целях происходит Р,
энерr1111, в результате чего запас накопленноА
вующ11:~t Jлементах цепн энерrнн со времене
tpnaн н, с..едоваrе.пьно, все электромагнитные
• иеnн через олределенны А промежуток врем
rtтся
С )'Чnом tтого можно утверждать что ne
UW СIОбоАRые состаапя~ощне i" и 11' 'Юq и
8
MPtlfu111a,e Общн11 PtllleJtieм •ФФе
1Pllleюta, ~ 1С
В результате частноrо pew
ференциальноrо УР••ненн11 n tнц •еоцороаоrо ....
получить установнвwнес 11 нп!~с:т•.., 11е-rц аоамо•кwм
юш11с тока н 11аnриженн 11 1, н ~""У*Аеннwе с:оt-таа.,11
уст11новнвu1емси режиме т е nрн •
3
нмеtощне место ар11
ttoм процессе.
'
•конченном aepeaoa-
llp1t протекании переходного npo"•cc:a
,,
'"'
• мектрнче
ско,1 цс1111 ток н напряжение можно заnнсат.. ...
•,+.,, и-
,+,,п
. -к с:уммw
i=1
1
,
-
и и • рн ннтеrрнро1анн11 АМффере11
ц11ant,нuix уравнений nоивли~отси nос:тоиннwе •11ttrP11
poontt11я, •1испо которых оnредел11етс:11 nориАКОм COOt
uетстnующего урав11е11ни. При оnреАеленнн noc:тOllмllwa
1111
теr рироnання nрнннмаютси начальные УСАоац, ~арак
териэую1цне состояние электрическоА цепи а соотитс:тау
юаu11й момент времени. При этом чнсло иачальиw~ ус:ло
онй равно ч11слу постоянных интеrриров1ии11.
Переходные процессы в неразаетмеиноА мmр••
с:коА цепи с параметрами R, L и С оnисы111ОТса Аlффt
рен11нальным уравненнеr.с мя мrноаенных значенаl а
nряженнй, составленным no второму закону Кнр1rофа
для соотве'tствующей uenн:
мadi-hack.nal"'od.l"'u
переходного opoQLecc:
11 тока
811 11юша
,
<.:аобоА11а11 сост• А с'• + Are" •
1•(1) •
1
рнфwов.
11 ральных лога н А,. входящие 1
r: е е осноu11не :rгJнрова1111я А~ачальных услоанА
1/остоянныt нн 1ОТ исходя Н3
nptAtЛII •
••• r11н
процесс•
То" пер 10,111oro1 / - r'(I) + i"(I)
)
нть нвnрнже1111е н дPYl'lle
А orн•IIO мож110 оnреJ10~11,чнны 11а любом учас1q
ни кнr н маrннтные переходном реж11ме.
А~,:; ,л ктр11ческоR uел~е:коl! цели с R н L no. -
n 11 аключе111111 ,лектрн б.1) лереходныА процесс
~нн е 11anpnжe1111e (рнс.
t 11,
и
('
f
1
;
-
...
и
'
о
'
,.I
'
·Н
Рнс б2
бdет Allф "ере111I11nпы1ым урав11ен11ем, эаnнсаннw
р ry idкому К11рхrофа (nрн nерекпюченин выкп
ля В 111 nо11ожен11я / в положе1111е 2) Ri + L Z
l Хврактернстнческое уравнение,
е l!ОЛ\''iе1111очу днффере11uнаJ1ь110~1у уравнена
,
Rt-lp Оrл.ер- - R/L- кореньхара
ксrо ур внення.
. 11i н 1ое дllфференuнапьное уров11енне явля
ypa1111e1111ev n рвоrо порядка, то оно характернэу
ст11rнным кор11ем.
С уЧ тон зтоrо выражен11~ мя свободноr~ соста
11 nrpexoднoro процесса nрнводят к виду
•,
, (/ = Ае'' =Ае-с
•
Т11 как 80.JАекст8)'1Ощее на элект
11(I IIOCТo
РИЧесJсуJо Qеаь
•иио эн1ченне nрниуждеиноа
• nерцОАИом Pt•1111e оаа
i(t) - f(') +,.,(')
Постоянн)'IО •нтеrра
нь~х условнА. Так как 8 ""••
может нзменнтьс:я СIС8111СОм
нулю: i(O)= U/R+A-o.
и -f,
i"(t) = - 7fe • С У'lетом l'l'lhlrl,'~
переходного процесса RpllOISp::
111
i(t) - l'(t)+t"(') • U
.
т
=f(t -e-f,
где т = L/R - nостоанв11
равная промежутку 1ра-.
бодная составпяющ■ н 1088~
сравнению со своим на
Напряжение nepe
уравновеwн ■аl)щее З.
лнть по уравненва
u,(t) ,_
На рис
в электр
nрн пере
токвце
скн при
равному
ностн, р
тотич-•
о
8
я } nеребрасыаа~си •
""'е 111
б
пе е• 1.дныА npouecc, о у
J I II IJ ' ' l(Jtт Р,1111 В ldllrHIITIIOr.t поле
VJ acJ,не
11l
l
DHCX:Tb!O
11,
туwкм с ~
11
коротка 1а 11 кнутом J,.О11туре .,.
_
При1
-·
8
~ caoбoAIIIJ" током, так как а
11
1 pa1<1'tpt13)tтc ~ся) ток nрн этом окаэ ыва~
ен, ь,й (уста;0~1 •~•lе,у11 ыате ток переходного ~~·t
ы11 ну ю (, ч •е о·ре:r.е11 нется ero свобод ноА ,.,,. . ,
11"''14слуи •
-
п
1/)
R
-- z;•
Ае•
nucтoJIHll)'IO 1111 rerpнpo1,a1111,1 011рсделпют. нсходя 11
ня, что 10 11 оwента короткого зnмыкn1t1111 ток в цеq
~•J 1=- U/R А.
С ) .•011 !1ТОТG T.IIC nepe-•OJlltOГO процесса
R
I
и -1:1
и•-
111
,
(tJ = 1ic
=Re •
JfJ 1ре11е.,. ,, 1 в11с1•~ ~стн тока в nереход11ои n
(рнс б 'J) сrед}сТ, что ток в электрнческоА
"tt
n
u{l)J 1-
1
__,
,6
Рнс 6.4
R
~wa nc11 по ,кспонен
равного U/R O ыо:::тлы,оrt эuв11с:нмос:ти 01' 1
О, 10 нуля - в конuе короткого эамыка1111■
оА заанс1111ост,1 нэ переходноrо процес:с:а
11
wе-няется
•
1 нндуктнаностн ·
8 данноА цепи и
Пpll 8IUIIO'le... Rc
11оnряже11не u(I) - и1•1«
npll ,ТОN НЗ nоло•е11- I
8
а~омснту ■кnlО'lенш, (1 _ О)
(ис .., 0). В соотаеrст.11 с
,лсктр11ческоrо ра■но■есц ,,,.81
18
181(
38 n11ca1111oro no второму 181о
p1tвneмoii RС-цеnн nри, ;о.о 8:а' ~ •
ток в рассматрн1ае11оА ьеа~ "~lel~.f:.,.
._
е•~кость конденсатора с 8 11"::- аре,- ••• U
i Cd11
•. -. ._.
обкпааках: - .:::.Е.1 . в -....,....rn.
dl ~.
r-, ·••lh' ••1•1ps1 1
_,
уравнение цеnн nрнвоцт I ацу
"ill•
Rc dll~
т+11с-1(1)-и
Данному днффере11QМ11"Оllf ,_,. ..
вует характернстичес~сое УР•••-·сс:!8',"''1•;111:_cao-:an 8
корень характернс:ткчесаоn, YPl81A\,-.
Решение днфференцаlАllоrоJti~O;
ного члена ОТНОСКТUWIО ....., .., •
позволяет определить aodo,: $4
напряжения: ul(t) • Ае"-А,;_'-1,
В свою очерць. 11•,.4J1f•
coropa в установ111111ш-~еliсi~1 :
тате частноrо р
u11а.1ьно rо ураавена
шемся режиме ,ак
и~(/)= u(t) - U.
Напряжеи■е ■,
процесса
llc(I)
Постояu~
11ых услоамl.
равнялось
цепи ко
+А
HI
мod1-hoc1<:.norod.ru
о
...
t
-1
Рис бб
Р
еменн, рав11ая nромежУ1'1Су
,
RC _ nосто1111 11оя вроrо 11811ряжение в цепн нз-
r•
п нет чeltltlf котор со CBOIIЬI IICXOДIIЫM зна.
•
м•
по сро1111е1111ю
-
тсяВrР83
•не.w
одном процессе
Ток в uer111 ПР 11 перех
dи' С dиё
dисС,:+
--,-- =
r(} 1'(1}f1(/) Сdl ~ dl
dl
О, 1"(/)
Ана 13 rолуче1111ы,с временных зао11снмостей напр._
t111i11 11а конденсаторе II тока о RC-цen11 во время пе
ао~ноrо npoueccn (р11с. б 5) показывает, что с теченн
,tрем 111 11аnряже111tе 11а конденсаторе возрастает,
1111 ь к уста11ов11ошеиуся своему э11.1че1111ю, равному
ток убывает от эначен11я, равного U/R, до нуля
Гlрн ,том 11зменен1tе налряже1111я на конденсаторе
ка в цели лрн nерехолнои режнме происходит
стрее, чем меньше постоянная време11н цепн 't ::::::11
Короткое э11ыынан11е 11ераэветвле11ной RC-uenн, р
хо.11нвшеiiся под nостоя1111ыч налряже1111ем U = со
уществляется nереключен11ем выключателя В нз n
t■Rя 2 (о моасент вреасе1111 t == О) в положен
•с б 4) Элеnрочаrннт11ые процессы в рассматр
IJlектрнческоА ц~пн с асомента ее замыкания п
ian
31
счет энергии сосредоточенной ко времени
~nрнческом поле КОНАенсатора. Эта знерrнw.
• j-ClP, • течение nерцодиоrо процесса пр
teuory, р1ссека1е11уао резистором R
Для уста11овнвwихся
nряже1111я 1111 обкладках к~иаче1111А ~ка I R
,,осме i'(t) = О, uc( t) = О. нденс:атора nрн neC·ttenк • ••·
При этом свободные со
рех0Ано11 ре.
nряжс1111я на ко11денсаторестав1111tо~цне тока •
11.tnн 11 111•
i"(t) = _ ~е-"k-
. ...t. ...
R
•
uё{t) = Ае •е-
Ток в цепи и напряжение
н а обмадk
8 переходном реж1 1 ме выражают
ах ко11Аеис:атор
ся УР•виен1111ми: 1
i{ /) = i'(t) + i"(t) = -4-е-7!
R
•
uc(t) = и~t) +и~t) =Ае'1ё
•
Постоянная интегрирования А на
ных услови й, так как при t = о иап ~°:"с:я Н3 иаqал.,_
КЗХ конденсатора равно U, т. е . uc(~ =U~ ~• o(\IUJq.
Тогда для переходных значениА тока и на~ яжениа
на конденсаторе справедливы уравнения:
р
i(t) =
-
~ е-•~ и ис{t) = ue-k.
Времен н ые за висимости ми тока н иаnросев11 ц
обкладках конден сатора во время nepexoJUloft» а
представлены н а рис. 6.6, из котороrо IQIIO'.
жение и ток при коротком замыu111111 Rt~
по экспон ен циальным заввсн11осt1111 в
тояииой времени '1' == RG-цen11.
П ри расчете nepexoAIQiJI.
ветвле нных электрических
отдельных ветвях и aai'I
сывается соответс:твm
ных по первому и m
при составлеииll ха
эательно привод
НИЮ OТHOC:IIТleJ
Система
з аписанннх
разветвлен
ющеА си
ИСХОАНО
·-
08
r
11 проt1эвод11ые свобо,111
re е )рас енн 1tяются с11моопом рt-
,т'с
d /dt ,аме
н/(•
т"' i"d/-сниооnом ,РР-lrQ.
от то о токJ ) аоt1ення - покаэатепь а11)
ерн т11 ескоrо >Р сво6од11ых составпяlОЩti
хар
I
JIJIЯ всех
('/IHll!IKOB
•
11
nll}
,,
А~' то про11зоод11ая от CIQ.
'1'О ап и
ес.~11 1 -
•
А,.., pi" а н
Де, r11 ,..ь "о. d(Ae")/dt = р ~-
=
'
нтеr
CJoA1 0 т
d1 /dt
1 /р. Постоя•111а я 111rrer
{1,,dt А /Р=
J, dt
.
ыоастся pno11oli нулю, ток kll
,,_ .
11яrp11 то,oi.aJ
содсржnт нс эао11сящнх or
аn • нЮШIIС НС
t
с,с:1оо 111,1 сост .,,,
обныА переход от ~11стемы пнне .
аре 1 111 с .зr r,rыx Под рnвt1еннй к системе апгеб ра11
11W днф Р ~.11аль11ы~ lneмь11i nл rе6ранзацне1
ра ,еIIА,
1181
ы ых ураонсннli, для cвoбoдJIIQ
ст ы -;:1~еrе11цналы~ст состnменне характсрнстнче,.
оо эrr ,,11т ль1,оиУ"~~~уче111101i системы апrебр:~ нческн,~
Г() ур 811 1/1 h t ЮТ J теч OПpl.'ДCJII/TeJJb ~ (р' • КОТОрЫI
81
;
111
11 ;ь< я' нулю, так как данная система уравне
ii , Рт реше1111е, от,111ч11ое от нулевого, если onpeAe-
••1rl',. ь с,,сте\lы раоен
нулю
8ь,рnже1111 4(pJ = о н будет хnрnктер11стн чесКЯJ&
wu" 111,е11нем, о котором ед1111стое11ным 11снзвест11 ым q.
1
е OI оре11ь р Для состаолс11ня характернст нчесКСJ,,.
у 1е111 с1•ст мь. од11ородных д11ффере11цн апьн
в, е111й (урав11е111й бе I сnобод11ого чпена) может б
11оль.1ооа11 11 другой прнем. Записывается выраж
одного кочnлекс1,Drо соnрот11влення ZJi(A)) д.1я соо
ующс/i uепн, о которо~1 Jw зnменяют снмвопом
о. уч н ,ос обобщенное комплексное со лротнвле
р npupnn н1вают нулю. Уравнение l(P) = О и бJ
рвктернст11ческ111,1 урав11ен11ем рассматрнваемоА ц
Чнсло корнеfi .характер11стнческоrо урао11е11ня onp
етсn его степенью. Для .характернстнческоrо урави
po/i степени чнсло корней pao11n двум, При этом
,.:оrут быть: действ11телы1ымн, нерав11ымн, отрица
•
деАствнтельнымн, равными, отрицательи
nлексныwн, сопряженными, с отрицательной •ей
а.ноА частью
...
Такнw образом, если характеристическое ура
" корнеА, общее реwение системы ОдИородн
•циuьных уравненнА имеет вид
•
i"(t) .,. 1: А.tн,
-·
_
корни характеристмчtсtсоrо _
r11e Р•,нн.~е 1111теrрнроааммR
•r
1111
t1111R; А.
стоя
r.
no flp1t доух дсnс:твмтельных мер1111wх кор111111
i"(t) - А ,е'' + AatN.
Дпя нnхожде11мя nосто11мных •мтеrрмро11и111 •toe10-
cw1iт1, с11стему уравменмА А.1111 HCJtoмoro C8QбoAIIOro
•""
0
.е,,). соотnе,а,,.,щ., ......,. ....... '-•.в ...
то•• ' недо<тающнх (n - 1) ур,,.,.,, --J>u.
цест,е поnучено,ы, nу,ем (n - \).,р_,.
... .. ... ...
11ен1tя, аn11е1111я дпя свобоАИоrо тока 1•(1)
р••""'",!iтное реwение ""'ура,.,.,,..,....., onpe.
Со"' се входящн, • •ыр,,.,.,, •--....., ..,.
делить 8 ннтсгр,1ровання. для хара~стеристичесJСОrо YPI•
тоянвыетороrо поряд1<а, корми котороrо Аtlстаитцьвwе
11е1111я 8 е выражение саобоАИоrо тоц
ровны ,
11 ве
i"(t) = А,е"' + А:еН
з водная от свободноrо тока
ая про11
Перо d1" /dt = Р1А1е"'' + PiA~
ем систему урааиениА, из IIOТOpwi оарем.
Прн / = О нмеые интегрирования А, и А1
ПОСТОЯНII
пяют
i"(O) =А1+~
ств
--
мad1.-hac1<:.nal"od.r-u
одного процесса
то~;11 nepex,1,1011 электрн'С
сматр11ваеветствует эатуха
,
11
61
uen11 соот 11чсскому колеба~
му rapasoll с угловой ча~
А
(р11с. ~7~ 2n/T н нaч~•lloj
~
,
"'° = авной у. Оrнба1ОЩ.1
..+--t-!
,_...-
фазоii, Р его колебатель11оrо
3nт)':</IЮШ определяется кplltol
npouecca-01 Вел11чи11ы А 11 .J
Рн, 67
в11да 8~:тро·в рnссматрн1ае1tО1
пче11ням11 пар э1tачен11ем 11апряж._
:дел11ются э11 услов11ям11 "
.,, на•111ль
11
ы,::~•~
.
астоты свободных ICa-.
сrоч11нка nнтвtа•1е·н11я )rлово11 ч т ха""" а = 6 ЗIBIIC:ay
Лрн эт~мЬ3
:, 1<оэфф11u11е11~~: ~оммутаu1111. Их ощ~.
ull :~ 11пра.~етров_ uen
11 ~op1teii характеристнчес:коrо
•ко
пженнн для
яюr 113
uыр
1а11е1111яw l"(O)
1вне1111я.
А"У11аходnтпоэ1
Соответстве11но
(0), т. е. ltЗ урав11е11нй
•
~О)= _ A6siny + A(&)ocosy.
,"(О) = Аs1лу, dt
и око используются а
Переходные проu~ссы ~iie для генерирования
н1101i н н1о1nульс11он технколебаний (генераторы
нлальных злектрнчес~нхэлектрllческнх колебаний
С н L_Сф)ор''uыnол(JеЧ::р"аторы прямоугольных, пил
ал ы1011
"'
х н лруг11 х колеба1111ii).
Задание по работе
1. Провести эксnер11ментальное нсследоваиие
ных процессов в электрических цепях R-C,
-L -C лрн включен11н под постоянное напряжение
коротком эаиыквнн11.
2. По эксnер11ме11таль11ым данным определит
ры, характернзующне переходные процессы 8
емых целях, н сравнить нх с соответствуаощн"
·раwн, полученными расчетным путем.
3. Составить краткие выводы по работе.
Mnoou'CtCICUt !РUUанш, по IIЬUU,AJC•нuю
1
•
03
••ком11ТЬс,а с зхс:nернмеитuьноl
(а1111 р■с. 6.8) ■ ар■бор1111, ■сааа..
11
о-- "'--; ЭI( r---.
+ 12!
1кОм
-
128
IOOOit
О.О!,..
Рнt. 6.8
кеинн работы. Заnнсать в отчет по лаборатор
параметры исСJJедуеиых электрнчес:ких цеаеА.
2. Подключить экспериментальнУIО устано
следования nереходНых процессов (nаиць
бнпнзнрованному источнику nостоянноrо
и = 12 В 11 включить электронкыА коммут1
З . Включить напряжение питавкв
CJ-72, нажав кнопку сс:еть» на перцкеА na
осуществить его прогрев в течение З-5 11
4. Подать на «Вход У» осцимоrрафа
резистора R = l кОм, нс:польэуя JiU 8'10f0
ный кабель со штекером.
5. Установить на зкраие OC!IULVO~
пернода напряжения пнта111UJ• DO
зависи мости и(t) на зкраве
а) амплитуду напряжеИD',
импульса и паузы; в) Ч1!
коммутатора.
6. Провести RccnQO
э.r1ектр нческоА цепи Ф
а) nepeкnJOqaa;
R.= 1кОмнако
различных з
тора (R ~
граммы и
перехо
ния пе
CSop в
мad1-h ac:1<;.n arod.ru
:~,стnнов11ть wac:w,,.
rpa.i.WЬI
Jfl.
c,:-
1
~
11ci_:p·e~.i:e1111
ессы O электричеСJ(оt
'~.ioNoЬle nPol1 "7110ност11:
~11.,:0,,т n 1 - 11111011 it11J1Y
1 1111 пnнел11 стема.
м1111.,
пка.w•
кт --
i,111 1(110
яжеНIIС ЗЛе POHltOfo
11 r~1yioui;roль11oe 1111 "lс,стояwу10 нз nереме11
прв~~ческуtО uenь, 11пност11, np11 зтом ,._
IIIJI r 1 а ~сКТР yUJKlf 1111J1)'КТ С= 0,01 мкФ AQII
IIM)
ro а катjj "OlfJ!CHCOTOP
-,·ор н " че11НЬI1,.
,... r, ь ,о IJl{Л~чсн.
авnемоrо 11а IICCJJeдyewYID
;;i, (111ть отКJI tллогром/dУ nод я II опрсдел11ть его амn.
б) снпть ос1.11 наnряжс1111
rо.,ь ,oro
ь прямо)
афз 118 кальку осцн 110.
А • с ,!iрана ocu1wлo~ri,oм реэ11сторе н катушке
•1 с11t1rьр11же1111А 110 nерсмс ,,ях сопрот11влсння пере.
.,,.,ы II n
е.х 3 11аче11
5
О
D
кrн10r11nрнтр=100Ом,R= кми " -
:r, ro реJ11сторз (R
10 кОм)
одr1ие процессы в электричес1ео1
8 Jfсс.лСАоsать перех энерrин - конденсатором 1
а,п11 с лвуа.111 накоn11те:;.ям11
J1ТушкоА 11Ндукт1tвност ~е.льно переменному реэистор_у 1
в) подкл~оч11ть пара,, конленсатор с емкостью С ...
11ryu1кe ннлуl(Тноност~вестll трн опыта пр11 значенJUq
0,01 мкФ, затем np
_
{7:
cy1i11o1 р11ого сопрот11вле1111я резнсторов R > 2V с• R
2\/i' 11 R < 2П, нзмерен11е сопротивления реа
ро прон.звест11 прн отключенном напряжени и пита
следуемой цеп11;
6) ПJ:11 BЫIIOЛIJCHHJ/ опитов снять на кальку о
rpa иы напряжения на катушке индуктивности при
ядке II разрядке конленсатора.
9 Прс.вест11 обработку результатов опытов :
о) по осц11Ллоrрам.wа1~t ис{/) опыта п. б опрц
сто11нные врс'!енн исследуемых RС-цепей при pu
эар .~ке кон.денсатора н сравнить нх с соответств
• значrн11я!~lн, рассчнтаннымн ло числовым знач
1р111етров отдельных злементов цепи·
б) по осuнллограм.wаw uL(i) опыт~ п. 7
0
о11нные вреыенн НсСJtедуемых RL-ueneA при
процессы н сравнить их с аналогичными ра
s11чеан1111н,
1) DO OCIUIЦo р
••,u._
r •мме &r,(t) п. 8, соответсu
му Dtpe,aAIOIIJ •~• О
Лабораторная работа 7
Выnрямнтельные устройства
Цел ь р а 6 от ы. ИсС.11едоsанне одно- и двухnопуnе•
рнодных выпрямительных ycтpoi\crs, сравнение получен
ных экспериментальных данных с теоретическими, анал~u
работы сглаж11вающ нх фильтров, снятие внешних хара11.
т-ер11стнк.
Основные теоретuческuе MAOЖtlШR
Для nитан11я электронной ·аппаратуры, мexrpoдnrl·
телей постоянного тока, мектролиэиых • apyno. ~
вок возникает необходимость. в выnряuеа. uq:rr: ....
тока в постоянныА.
Под выпрямпевием aollJQl•ew:a
й с помошью ус:тро
в nостоян11Ь1 воднмостыо (1л
, oro тo!UI ,11,еА про
HHII n е.11
JIHIICТOpo
,rошн~ 0
бычно состоят Н3
обJl:н.1 аентнле111 устроАства оаторn, электрнчес
чt Выnря.мlfТСJl~=~:в. тpallC~~:;pn. с ЛОИОЩЬIО
осноан".1 ,.,ем жнваюшеrо Ф е псремс1111ого напр
.,.тнля• н сrлв няется .:,11аче1111nнтn1111я, с цепью np
матора НJ:г~ 01 11сточн11к~11пченнем требуемоrо
nо.1уч ем •тствне со
•
8 соотв..
н11 ero напряже1111я.
ока осу~цествляется
мленноrо 111,е перемен11оrо т скне оентнпн по с:
Выnрям~~11111ле1>1. Элекrр1к•~: делятся tta две rpy
1/CCIIIIN
-ср11ст11 "
еНполу
•т-амnср11ым xapn .. ,
мные электро1111ы
n
Botl от11осятся вnкуу пср,н,1с характеристики
'IIIP
вольт-ам
быть при
н11овые .11110.11ы. направления могут
w11 АЛА nроводяшеrо оннымн прямыми, прохом
но предстnвле11ы накл( t 1 1 а). Ко второtl отв
J начало коор.1111нnт рн • • '
Т
VA
/
lt----.
и,
Iul
ои
l"
V
•J
4)
Рис. 71
Рнс. 7.2
оразрядныс (11онные) лр11боры, у которых зависи
а ат напряжения для проподящего направлени
быть пре.11ставпе11а верт11капь11ой прямой (рис. l
Сrлаж11вающ11е фнлыры предназначены для
ння nульспuвн выnрям.~снного тока н напряжен
10.:ie выпря1111теJ1ьных устройств.
Прн выпряА1ле111111 переменного тока в зависим
а фаз сет11, n11тающеJi выпрямительное yt:r
1рактера нагруэкн, а также требованнА, пред
к выпряи.,е1111ыи току н наnряженню, злектр
кпн могуr быть соединены по раэпнчным схем
При выпрямпеннн однофазного переменно
Аwнwн схемаwн выпрямления ЯВЛЯ'JОТСЯ.
nернодная од11отактные однофазные
---
~ 1 IIOraplQ .aocn.,.
,1)111~...
••,•••а ••erd (111ма.••2ор-.
,. 3М ••.,,_
однотактными выnря1еител
ляются такие, в которых ток •оь11"1111 У~1
форматора в процессе •ыnряац11Тор11ч11оа аа
одном направле нии, 8 АВУ)ttакт е11и11 n~ICa
роnствах - в обоих наnравле111111~ JIWnpR1111
схема однотактного OAJtoф 11Х.
sь~прямлення представлена на•зноrт:, Одl\Оnсц
трt~ческоrо вентиля в этоА cxe~ltc:. 7.2. В ка
sодн11 ковыА диод vд.
е нc:nonьsy
При подаче переменного екну
1,а первичную обмотку соrлас:ус:оаоиАалькоrт:,
111.ero тра
напряжение на зажимах вторичной е
также переменным синусоидальным rт:, 0
.т.е.
"
2 == Ua..slntot.
Диод про~однт электрически~ ток топь
чае, когда его анод относительно катода и
тельныА потенциал. Поэтому ток 8 цепи (
мотка трансформатора, диод и нагрузка) n
ко в одном направлении, т. е. в течение 0
периода переменного н апряжения. В рауа
в цепи нагрузки оказывается nульс:ирУJО
ным по направлению, но измеиЯJОщвмея
При этом амплитудное значение тока (
большим сопротивлением диода в ар11110
можно пренебречь)
I. = Ua.JR..
rде R.
-
сопротивление Dorpeб111eU,-, ._
грузки}.
Кривая получаемоrо в Щ)ОЦ~ ~
выпрямления пульснр)'IОщеrо ~
на в гармонический РЯА Фlf.&e:. ;n..;;ii!';'
l=l.(3⁄4+j
Из прнведенноrо
ющи А ток при OJI.HOQ
переменных cocraa
содержит таюке М
При этом n
нагрузке или
1tИЯUdСуч
~соотноwенsа:
мact1-hactc;.naroct.ru
•
111,1nрямлr1111ого наnря*._
•чен11е
-
cpr,1,1 :,н
• наnряжс1111н на втор1111f
Выража11
rr 11111 че1111"
111111 ч
J1 ств)~орматора, lf\leeи
нoll ,.., ,кr тpDII•..,
2 U /ri 0,45U2.
V- V,,./ri,. "
'
'
••лс1111с nсрсме1111ого тока
ое выnря ...
(J , 0 JI) .rрн,:,.дн 11
•
111 nульсаu11ям11 выnрямле нноrо
••Р rrp 11)стся rл)бо~с 7 З), которые 06услоnл11ва1Оr.
ro• 11 11 пряжt1111я (р ып ямленноrо токn II наnряженм11
•
1111 нч11еw о крнnы~:ш,~ _ пульса ц1111. Длл оце11к11
аtремrн11их сост М ной схеме оыпрямлс1111л n~однтс:11
ff1AЬC u11II в тoil нлн II
под которым по1111маетс:11
1DJфф11u11e11r пульсаи~_:t -;;8~'болсс оыражснно11 rармонн.
оrнош 11111: i,мn нтуд: 0;одяшей 8 крнnые nыпрямленноrо
•ec« oll сост11вл 11юшr ,'п• к постоянной состn оллющеА А..
_. , , нпн 11апряжен1 ,
.
•
•-
,,,,я 8 выходнон цсnн nыnрям 11тсля: q _
•• 11л11 напряжс
t1:1~д,~ополупсрнолноrо оыnрямле1111n с у11етом rap.
монн че<.кнх состаnляюш11х тока коэфф11ц11ент пу.'lьса цмА
q =3⁄41,../fJ,. = п/2.
В rече1111е полоn1111ы пер11ода, когда анод днода нмеет
оrр11 uатсль11ыli от11ос11тельно катода nоте11цнап, он тока
м проооднr, пр11 sтом через днод аоэможе /f некоторый
оrнос11телы10 небольшоli обратный ток, НJ1Ня11нем которо
rо во wноrнх случаях можно nринебречь.
Напр11жен11t, оосnрнннмаемое диодом в непроsодящиl
1ОЛ) nср11од, - обратное 11аnряжение Uo0p(t) прн ЭТСtl;
опреде.11яется значением на
nряжения и2(/) на вторично
обмотке трансформатор
С1едователь110, максимu
ное значен ие обратного н
nряжения, которое прнпо
t
--
t
I
но к диоду в данной а
рав110 амплитуд ному эна
о---. г t
VA,
•1
и,1
1
1
1
Jfи1•и0
J1
"·с
l
Palc. 7.4
нnпрнжениR и,. 111 •тор11111еоа
0011
°"-~-
11
,,io
е Uo11,,. ••
-
и,... florro111y np
11
•wo lli~
1
ор11, 10д;tоnолуnерно4ноrо 0AИOф81иoroaь-"''Q•l•lltn;'м -
,......... """''•'"•• ...... .,... ....:..,-::·-
··••;••• ••nуст••ое •Ора,.,. ..,,,..._,. ..... ::,
•••• е нлн ••••• •••••.,,..••• ,, ., . .,~ '"""*•'"
боnьш 11,,ной обмотке транс:ФОр11атора
.,
01
•,~ел•ст•т••• •••••..,ne,,.,.., """'""""-
Кследует отнест......т....... • ,а...... • ...._
"""
••• " н••ряженк,, , т,.,.. ,.__ •-
""' '
•••нне трансфор•ат•р,, та,"' ао.,. .........
,.,польэ nрн •т•• протек,.,•••,.,,,.,,_...,
••••'"'
Выnр,интелн nодо0ко,. "'" "'--
•••••••· •броз•м в •ал•••щкы, ,,,._, -
111-
гnавным ... , •••••.•
..,.,.,..,. ~........,.•• _
...
прямлсн1t ,i,e nульсацнlt может бьm, ~ с •
ж11вn1
сгла фильтра.
tс!ощью двухпопуnерноьоrо ОАИотакn~оrо ........ _.
Схемаавлсна на рис. 7.4. Рассм.,,,.,_1..,.,.,.,
ля предст ыпрямнтепь nре.цстаа.,11ет ~ ~
...........
•У••······· ••np•-· с ............
::к·~~:::~::~~~~;:;~:.;: ~~..:
ричнон O м как два незавкеамы1
рассматривать
иаnряжеuа.
о
о
и"
о
и,1
носктu111101р
se на JfOI
iwцwl
1'О11Ь1СО •
nвы
t
ero
....
. . . nor-od.ru
мacl1-hoc....
nроао.дить тое ~
,11.:i:,a,;r,,,rop•ет .закрыт. При ~
•
".11ar1e j " ,то.11 6у/1 вторичной OCJ~
J'д, ; ;,пр11женняст::овктся .днод vд"
8
лроао.111 н.116 ет так как ero ••о•._
. 11 ropa ать roi,: не удме~ отрнцатепьнw1 11D.
.,.,,,. ~
~:.ау арн sто~ =схеме будут нахо~
.,,,a...rи~•:,r 1 .w o6pnзow, днодаз..'lнчные noлynepнoJU,r ...
IIOI ,оа н н • р фopl>fBTOpa. в резу........
8 npa,,.,,111.1 . .ew o6J10ТdX транс н напряжения на •WXQ,e
•-
•"
nряwле11ных токанс 7 4 будут нwеть h•
1
11.11 в
строАсnа Р
--.,,
тr.11ы oro >
75
•
11
.,ею,1,1А на рас. 8 nрн двухполуперно•-.
кст а.ю аипр11wле11ноrо тонrь в гармоннчес:киt PQ
8) lfOЖHO р113ЛОЖН
pll.11 t.UHH
ье .. ◄ 2 1_ _!_cos4c.,/ -
···)
·
/ (..:. _
-cos GJ
1511
t-
•
•
з..
д11я схемы oднonoлynepиoJUroro
Прн now, тахже uксн перемен11ымн составляJОщ-._
ряи t ня, нарялу жнт н постоянную СОСТ••■-,
110 нческнr. ряд содер
2 / Постоnt111ая составляющая вu
уютокаl1- "ii •·
ня на нагрузке (сред11ее значение выпрямле
pR1ktHHR)
21.
2U,,,
U1с:l1R. =7R. =
.п,
/., - Ur./R. -11nкснмалы1ое (аыалнтудное) 3
■ рвwленноrо тока; U,., -
амплитудное JHa
ря ння nолоанны вторнчной обмотки трав
•
К.1к внлно нз nопучеиноrо выражения, среднее
е еыnряwленноrо напряжения на нагрузке пр■
npиeo.i оА c.xewe уве.,нчнвается адаое по ера
uоло.,уперноАНоА с:.хемой выпряwлення.
8wр1жа1 срелнее значение выпряwлеивоrо в
•• н.1rр)'3ке через деliствующее значение напр
IIO.Jloeи е 11орнчно11 Обмотки трансформатор-.
о схемоА OAНonOJrYnepao,..oro
',111ент nупьсацмм • Аа1111011 CJt-.~.......
k
4 .,,_
••••.
1-'•
q._2 -,..о,-.
'
'""' .
-.
11
макс 11мnпы1ое значение обратао
днодuх о рассматрнвае1оео11 txeace ro 11anp11aie
11
..
••
и.., ... -
2U._
Дсiiствнтепь110, коrда ОАИи lt3 AJto
nотенц11ал его като~а окаэываетt,~ n~~~:OIIJcaaeт 10tl,
потенциалу анода, так как 1tезиач11tt.,._ tc1U1 P•11w11
нзпрлжсння на диоде при ,т011 IIOJIUto ар:'..~ ааu11ме11
же потс11ц11ал кмеет и катоА атороrо ьом llt'lr.. !or
,,асть периода непроnускающеrо ток, та11t ~: =
обонх д~1одов в схеме связаны. в реау1~•те P&al&OC'n.
nотснцнnлов катода и анода иenponyc:qlDIЦero AIIOAI раа
на разности потенциалов выводов J а 2 irropa•IIOI 0011or.
кн трансформатора, т. е. и,а +иu • 2'1t.,(см рас. 7.S)
в сравнении со схемой OAНoaмyвeplOAlorv v111,...
теля в двухполуперноАИом ток 1О ,:fl'IIIII o&ionre
трансформатора не содержит oocroa
COUINIIDllld.
так как в это.И обмотке то1 apora.,a, 1 'ftiWih кеn,
пернода, вследствие чеrо ПО4М,1
данном случае отсутстауС!I'.
уменьшаются.
с учетом зтоrо ар
мы вы пря мленн■ ба.lее
лер11одноА.
Сн ижения обр
на диод в непро
рас11етноR мо_·~;~
рнодном выnряq
11уть при пера
(мостовой)
Выпрям
(р ис. 7.6),
r1рямленне
мощности
да от втор
рнода, коr.
трансФо
ток n
,11rнн. В слu)')Ощнl ..°').._
J1ШeJI сОСТо твеrстве.11110 днодw 2 •
vr~ 1
, ~11JЮ
80
:С,.,11нть ток с~н стрелквин на рис:. 7~(
р 1 ~ 61At'1 ;,:ана n)11i..'ТH~~ 8 неnроводящеw c:OC!Qi:
(uenь rс.к.1 >3 бу..11)'1 на.ход аnравленне тока в цеnм
111
,
1 11но..111J 1
11
811,ано. что н нодов леременноrо иаа,-.
111111 IIJ c:1e1'1J е о6он.х полуnер
rpy кн II re~~:~ не меняется. вuемая схема явпяетс:11 Qe.
•tння nрнобраJО)/, рассNатрн ямлення. Значения c:p@IU!e.
•ol1т;:;:полуnернод~о;;11:~~я 11а н(агрузк~ ; ;)О!фф11•
ur, яа1лсн11оrо " п ямнте.ля си. рн •
.
onpe.
'°
8
~,лы:аинн ,для оы ,длрII однотактного двухnолуае.
11ента, кжекак11
Af,IIHJOТCЯ та
•
р,,одноrо вuпрямнrе:;;· ямлення позволяет получить sa.
д81111,1я схема 8 Р яженне np11 числе витков ВТо.
нное 1111пр
.1111ное вuпря•1ле фор•~отора, вдвое меньшем, че11 1
рвч11оn обмотки тpallc nернодной схеме выnрямлета.
OJIIIOТDКТIIOII даухnолу ,с DDIIЫX услОВНЯХ.
(см р11с 74) npt1 np~~~10/ обмотке трансформатора 1
T111i к11к no
11
:fие протекает не nульснрующиt, а
р,ссиатр11оаемоii е еменный ток, это позволяет умень
аrнусо11дболы1ыь,ii тр"а~сфориатора по сравненню с транс.
arJri. r11 ар11т
11еоб"од11иым для питания однотактноrо
форнпторои.
'8)'.xno..i,tnepнoд11oro выпрямителя, рассчита нного на ту
мощность, прнблнэ11тельно в 1,5 раза.
З11nчен11с ывкс1111ального обратного напряжения ар■
Q1ннв1ц1оом выпря~1лен11ом напряжении Vd для мостоаоt
fNЫ (с,1 р11с 7.6) также оказывается в два раза меап.
, чем для од11отакт11ой двухnолулернодиоА схемн •
мпе11ня (см р11с. 7.4).
,',tостооыс схемы позволяют осуществлять выnря,.._
переменного тока о постоянный без нспользовааu
.,асующеrо трансформаторn прн неnосредствеJ11О11
вrден1111 сете,воrо переменного напряжения к ве~
у NОСТ)', когда 11nnряжение питающей сети иахоJUф:1
тветств,111 с выпрямляемым напряжением.
Р1ссмотре1111ые схемы выпрямления имеют отк~
ьно больwне значения коэффициента пульсациА.
тем JUlя nнrання большеli части электронной aau
требуется выпрямленное напряжение с КО1
00: .пу0льсацнн, не превышающим sиаченвl
•
-:-
.02.
моа':1:.~::::_.~ульс:ациt выnрямлевноrо наар
laDrm cr.t..■■.:'aur
113
ВТЬ.1 ес.tн на амхо.- ■
11exrp..,,..... ф
R"
-o-
---"----J
Рис. 77
-----.....1
~,1е»тоо, позволяют получить АОС:Т Рас. 7.1
коэ1рф 11цнснта пульсации
•точно 111...we ш.._1
f l p11 н спользованнн npocтeAwero ем
сгллж 11ва1111с пульсаuнй выnрямлеииоrо IIOtnюro фц.,,.
кз nронсходнт за счет nерноАИчесхоl 1111Р11.11.енu 1 ,о.
тора фильтра ч (коrда
11
RAJUt
форма,:_о ра превыwае;r ■
дующе н его раэрЯАКlf
Конденсатор, как
составл яющей тока а
леннем для перем
тота. Емкостные ф
в схемах выпри
пен ного тока, так
·сглаж нвания.
ПростейwнА
тонт нз
nоследова
вып рямлеино
торая 1
ся сrл
тепьно,
тнви
н
•
/
/
н"
,,
I'
lv,p > V"P >О
р
п
V
р
l.,_•o
1
lP
п
1
-l
о
v,. .
и
t
aJ
4)
Рнt 79
я "t'н,~я используют управляемые вы .
,
""'
,11roIIпр,,.
•
р',сторам11 поляющ11м11сs1 уnраап ясмымн
P IINHJ(' ,1 С TII
'
НIТ
n l'IO , 11ковыи11 nрнбораи11, ныеющ м t рн P •fl•
,i~ Р40 (pi 7 9, а. б). f]од деiiстпнем прnмоrо npнлo
н ,,tJro II n,:яження два крni111нх нз 11нх откры ты, а
~.,.,1111
" крыт.
floд действ11ем ynpa1JJ1яюu1ero тока
1111/1 р //•Пl'р('ХОД ОТКf1ЫВ8СТСЯ lf тнрнстор 6 прямо"
1 np~ t111111 проводит эле,..,р11ческ111i ток как обычны,t
yr,r од111 koвыli днод Пр11 смене полярностн nрнло
нн11rо к "f11р1•стору 11аnряже1111я nерnо11ача:1ы1ое (за
т r) cot-rnян11" среднсrо р-п-nсрехода восста навлн.
..,г,я II рот kенне TOl(a в uen,, т11р11стора прекращает.
11 че11яя уnравляющ111i ток, можно менять момент
ыв,11111 тнрнстора во време1111, а слсдоватсл ь110, нз
ять вы11р1111ле1111ый ток н наnряжс1111е на нагрузке.
Зада11иt по работе
J Ознаком11ться со схемой рис. 7.10 ла бораторно,t
новкн АЛя нсследован11я полупроводникового выn--
•ноrо устройства.
r~
Исс:леловать О4Ноnолу
и
nернодныд вы прямитель
rrruСС:.ел.овать однотакт11ыд двухлопуnернодныi 8lf
4 Исс..цо11ть л■ухтакт А
1'080t) аuар1111ктель
ны Авухnопуnериодныl (1
1. Сост111т IJ)lfXII
•
е ■ыво..., no paCSore.
Рис. 7.10
тактной {мостовон) выпрямительных схе
водннковых диодах, а также с иеобходмм
нення работы измерительным и приборам
l!lfeM,
•
2. Подготовить установку к nроаеде
ннн:
а) подключ11ть цифровоА амперметр
выпрямленного тока нагрузки;
6) подключить цнфровоА вольтметр
.выпрямленного напряжения на на~
в) подключить осциллограф А11А ва
rнстрацнн формы выпрямлеиноrо в
грузке;
r) ПОДКЛЮЧИТЬ JIСТОЧНИК р
наnряжен1tя, с помощью КЩQР9~
нне на входе выпрямителЬllQt.Q.
при проведении опытов п
3. Исследовать выnрямн
nернодной схеме (см. рв
вающнх фильтров. Прв
nях конденсаторов paiq
рующей цепи дроссщ
кн - замкнуты, вьrкп
kllючатель В2 - рщ
а) включить на
Рнтельных nрвбо
Ра н осциллоrре
б) Устано.а
мad1-hac1<; .narod.ru
н.,.,
1t,,,,sк•• 1
и•..
f
и,,.
~,
R,.
,...
U,в/,,
О•в
-
.... .
Т•• и, а 1и,.
-А
..,
8
•···
,,.
'
и _ наnряжt11нt nнтааошtА cn11: u,,
Лри,,nо.ни, В r16диut 'нinpllжtнн11 на аторнчноА oOмonre
_
11а.101•Н1 дrRcrayюwe:oII tro ~нn.,нту.1111ос ,11ачr ,1нr; и., /• _
суюш,rо тр1нсфорн•10Р чtння наnряжtнн11 н тока неrруа..,
мнwс 1unp•млrннut JHI ,ниt Jнaчt/lHII 11аnр11женн11 11 ,_
1,, _ p1cчrr11ut
аun11Р11~";::руз~•,нЬIХ ринс-тороо; q - ХОtффнw~,:
f'AII R - conpo,нv.•
11)'Ак1u;д ыnраженкя N ток• н1rру,к11
аммы rro вертнкал11 - ЗО-40 .мм; зар исовать н
ькt в .масн,табе осuнллоrрам.чу II заn11сать показан
11змер11тел1,ных лрнборов в табл. 7.1 .
Ос11нл,,оrр.~ммы ncex последующих опытов
эар11сова11и о лрннятои масштабе при ненэмеи
оте rе11ерптора развертки ос11нллоrраq,а.
4 Прооес-rн 11сс;1едован11я, аналоrнчныс п. З, сн
ллоrраи.чу с экрана осц11,1лоrрафа н за писывая
1ння всех 11эмернr!!льных прн6оров в табл. 7.1,
~оченнн в схем}' выnря1111теля·
1) ннлукт11011оrо (дроссельноrо)
ltтpa
45) е11костного сrлажнвающеrо ф11льтра (дро
,рочен);
) нндуктнвно•емкост11ого (L - С•типа) Г-обр
миаающеrо фнльтра;
f ИRJl)'IТнано-емкостноrо (С-L-С-тнпа) П-о(J
11ющего фильтра.
C.m. аиеwиюю характеристику UJ..lt1) 0
IЫnрямитепя nрн и,= const н
фцьтра, реrнсrрируя аыр)I
• ТО& Dp8 Н3Меsевнв ~bJ«mJ ·0 ''"",
.e,P,ellt.. ,.
hj
льтр II снять e11eu111iol0 х
Ф11
"
rlcpoyю точку хара.... apal(ftP11c:r
11
an.
111111,..
(
", tрнс,
-,1
oJIOC'l'oro хода вьrкл~очате.пь
8
Иkн cмsn1,
J 1. Исследовать двухпопупе ~ - Разо111<11
ям11тСJ1ь. в лредыдущеrt с.хер одllыА ОА11
np II nрооест11 те же н з1,1epe1t 1t~t зa14kllYtt.
8~одно1,1 оы11рямлен11н. Записать' 'tто н np11
~ель~сuх 11рн6оров в табл. 7_1 nоказа1111я
8. Исследовать двухnопуnерно
n ям 11 тель (мостовую выпрямнтеп:"ыrt Aly
х~да от схемы двухпопуnернодног:у~о t)tt14
~,11теля к cxeJ,!e двухтакт11оrо Нtоб однота
8 переключить в положение t:] у Ж01Ut1eo
1
-
б ..1 1., 11е11ьщнт
..,ение на sторичнои о мотке трансф
,,.
ор~сатор
вести те же нсследова11ня, что II np1t
зн4
выnо
по n.
•
9. Провести обработ ку результатов
11311
а) для выпрямительных cxew ОдНо.
рнодноi'I одно • н двухтактной без сrпажиа"
ров рассчитать значение коэффнuнента n
пользуя 11змеренные значения наnр11женкА
6) для :~тих же схем no измеренному
nряження на вторичной обмотке трансфор
лнть расчетные эначення выпрямленных.
nряжения на нагрузке U,, и /,, и срави
с опытными значеннямн U, н /,.
КО1СТРо••асес, ~
1 Пояс,4нте наэна'lенне 1мnpt1llln'UWDII
2. YIUIЖHTt, какнt трt6о111111а Dpц'lollUll8\'CI
iyewыr,c II еыnрямнтельных ycтpolcru1l
3. l~аэовнте основные тапы ull0ф11•11
• 4. Объясните отАмuе oAIIOfllmld e•1N
тактноА схемы.
&. Поясните nрннцка А~..,,..
nр11иле11ня.
6 Изобразите •~eu•
04110. н A1yxnмynepiloA110I
фильтра.
7. Нв:sоанте ocllOtt_ . . _.
8 Понсннте, • ааа
rмвные, 1 1 ••хмх -
8. Каково sп•
тока нсслцуеммх
1о. ПО11С1118Те 1
11нш1а11w1 ~
мad1-hac1<;.narod.ru
лао
м•• работа 8
paroP
р• t e1111t 111 • ycu•тe•q
fplll]IIIC1ropw •
'}rнotu,,CJe т пичеrхие по,соженUR
11 ор (nОЛ)ПрОВО /IНКОВЫН триод) предстэ1.,11еr
ктр нныЛ пр бор, ос11ован11ыН на вэанмо4е1.
JIJ х р,асr10.,ож,ен11ы бл11эко др1 r от друга (на Рас-
11,.,пометров) э:,ектронно дыро,им1
w тоw транэнстора является крнста~,1
е.11 н в котором с помощью соотве,
/(
/1 t-o
j
1
1
Р■ 81
п
.]
р
•
6
О)
1)
Рнс. 82
меаА соэ.11аны три области (
11
80Ан11оnн в
ел
о) oes.,.,
80 41
rермаинеао
IIOCrwo ~ краАимх
lpolO.Q астм). 8
--
'Pl1:11c-:::"'. (11 ◄ 1
11•/(
1(
рпр
[
Е.
,
Рнс.83
t1
....... ,.
е тра11:и1сторы чаще 1tэrот
stJкoeЬIX триодов тнnа n-p -nOIIJrttor • •--
11
~0811ое 11зображенне koтopw~ 0P••IUln...,..
-.,.,, li-
t,1cдyeт заметить, что nрннцмn "0Х131-. 111 ,:_t_•• l.t
stJX тра11з11сторов независимо ~-~ааа...,;~~-••
раэлнч11е COCTOIIT JIHWЬ 8 IWбope TIIQa --~
11яемь~х к ним нсточннков nнтам~"~• ар•-:
слой) транз истора независимо от Т11
..
~
~ой Б 11лн основанием, а краАиие- 11118Qетц ero Оа
ле~,.-тором К.
~Э1-.
нал11ч1н~ трех слоев с рац1111иа1 apok~••-- ..__
ловлнвает на границах их ра 34ц1 0 ,--•--w
рактернзуюшнхся дннамкчесха11 Рома~~::"~•
oecтit р-n-переход нз состояния раакn-..
1!1Jt
1(.~адывастся внешнее наnряжеае. ---_. . . & -,, 1М!
Схемы вмючення нс:точнккаа 1111•
тнпоо р-п-р н п-р-п nоказа111~1 11 ~
Транзисторы включа1Ота в
бы к переходу эмиттер - CSua
прнложс110 в прямом и
лектор - база
-
воб
При воздействии
барьер между эми
базоit н коллекто~
11овные носители
область базы, а
10~ коллс кторноrо
Однов ремеивq
11ос11теле й зар
ко в область
значительно 11
эмиттер, n
rпавным OCSp
терноrо с.п
neA заряд
8Реасени
"•сть зтн
•nоощ
елей рекоw6111111руе-т а обл•С111
w 11 ""~• укапннt,1х 11:;:те..,ямн так11м 06разо1t, 5.. _
CSaJt.r с « ос:воаныхн екrорноrо (закрытоrо) перехо.-.
ченне rока • uen11 110ЛЛ иепн эинттерноrо (открwтоrо)
311нснr or ,наче11н 11 rок•т~к~wн ко.1~лектор110А н эмиттер.
•ре11 .1 .1 Саюь wежд} 11 коэффнuне1пом передачи ТО..
воl uentд хаrа;стернэуеrс /
с:= (д/,/Д/,) и,_,...,, •
ЛI" J/, -
арнрашення кол.1екторноrо н эмнттерноrо
•
е едачн токз rранэнстора wожно 8111
IСо,ффнuасвт "в:нные 311аче1111я nереме1111ых соста;
ь чере, ..олгнлое-"Р"оll н зм11ттер1101i цепей:
•
шн~ токоа к
n,v
а -= 1,/1,,
L 1 - rокн 8 цепях ко.1лектора н эмиттера
д,;,,•n,,оскост11uх тра11з11сторов коэффнцне11т пepeдalfJI
cz о,92 + О,99 Это оз11пчает. что в области ба3"
116н1111р~ соотnеrствснно 1-8 % основных носмте
.Jаряда эмиттера Ч11сло рекомб111111рующ11х в облас:тн
основных 11оснте.1еli заряда эн~rттера onpe.Ae.tJleт
базы /о. в COOTB~CТBIIH с ЭТНN ~ = i, -
i•.
Лрн рассJ1оrреннн уснлнтеJJьных свойств транэнсто
с.11емu омюче1111я нх д.,я уснлен11я лере.wснных смr
• мо..кно расс:11атр,1ваrь без 11сточн11ков n11rа11ня, так
по сравие11ню с друmин сопрот11в.1ен11яwн cxno,
в.,ення нсточ11111<ов nнтан11я оказываются аес"18а
а нrе.,ы~ы11н (р11с: 8.5-8 7).
,.
,,
,.
1,
,,
~
и~
и
1,
••
t"-
Рис. as
Рнс. 86
У УСJ1А11те.1ьноА яч А
(рис. 8 5)
е кн на транэнсторе
Х. o.uaxo :Во,•~~е:,:икен11ть на более
..
.._
t.11111111 1
ХОtффкцнент
11.11юw,1,r I малое uouoe с:оа
Ь'} l'IЗN_ ...::~~pl С о6щш,
--Мое ■
ле11ня , Поэтому tt часто
р0•1111 сн,111телях в качестае to npaa.~,.
•t1J ,~го каскада при Р•боте r.t~ lhflr k1f!1 -
,ofJ.'6oлee часто ис:nольэу~оr С::..••э~~ 11.:.
t!8
:c 8 7). с помощью котороА J с OCJ.,.._
~
(Р1111 е по току, 11аnряжеии~о 11 1
~
~~
,е руr111,с н схемами 81U11Оченн11 ~lllllee 11о со JQI
' /J. 11ост11. Эта cxewa харац 'Р•~ , ,,,h•er114
11::::~,11"м соr1ротнвлениеw tp113Ytтc11 11eal:::,.~_ао
•
рассматрнвая основные yciцllТtA
-._ ....
сторах. ,, сходят нз npeAnOJto• ltllWt "'••w 11 ,
::,тора 11ронсходнт на лкнеАкых~ "- Pdo,111~111•
..
11стнк. что соответствует 11..,. .
111 1tьu, ero IIPlu•
Р что nрн расчете коэффкцмектоа уем IOA111Qa Cl!r•a-
11
• 311сторных уснпнтелькыа саемUм• tpc111=,11,p ;
pt
арн Р•Оотi
,-
qастотах вл11яннеw входных, ltl)UQ■
11 C(ltAJ 1
.:ое1еН nре11ебреrа1ОТ.
лnq 1"' •""'"'4а,..
ко~ффн цнент уснлекк11 ycu111q,
1
aro
незавнс111,со от схемы вкл~очеки11 траr.;:'•-.11.,._
~-1-11-.
rJlt ,,••• ;.,
-
мгновенные Jlll'lelQ •nм:i~~
токов .
в обще м и~учае ко,фф■uаr
HHIO
где и,.,,. и•• -
wrнo
ro наnр яженмА.
Коэффнцнент у
nронэведе нме соот
по току н напр11жев
В общем С11
sввнснwо от с:х
кок отноwенн
ження к мr
в соо
nр■ влеин
НIJIW HI
рис.
co1n1
,,
1,
'·
,.1..
71 вхолное II в1а1110~
рм, 8 nр11ження oкa1weaior
не нл
п отнеофазl'.
'" да!ее
пр11веле11ы •wp8
для коэффнuненто
"е~::.,я соответствующ11
)(' болtе распростр анен11о,:~
11ан
е 8"•
1111 nрактнке схеи ~•IOlft.
""' а7
rrepoN
rорв с 061.1111.11 ,1о1н нт.~ уснлеt111R по току ДJJ11
•• т ан1нс
коэфф11 uне
Вwраже11нс J1JIR
o,t сже11и н111tе1 онл
К,, а/(1 -а).
11 о дn,r11oli схеме а= 0,9 -:-
слочн ТОК
Ко~ффн1111е11r пер ент )'силе,111я по току в c:11:tace
о ~ no1roм)' кй,ффt1uн с 01
с~емы с общей баэоА
ОМ/IЧН
А
О
o4Jw,..., :;1o111ntp1J-" ,,
1 казывается больше еднннuы н,
• 11 оrород /G, а<
•
0
быть нспользована мя уснле.
08.tf(' ь J), она NОЖСТ
ток
фф,rцнента уснлення по наnря,ке.
8ыр жен11е JIJIЯ6ко111и эмнттерои определяется с:оот.
1DAJINСХеNЫСОЩ
'R/"R
V
R.
/(,"""и/и,.= ,, •lo•••=,v•R
•
IIJ
IМ'J
888
R.-
соnрот11вле11не 11arpyзo•111oro резистора.
J ,тод схеме входное соnрот11менне
R... = и.,/1., = и. a/io.
ЛрнннNая во вн11мn11не, чrо ток 91111ттера равен сумме
баэы н тока коллектора ,, = ;. + i., ток базы с уw,е-
1wраження мя коэфф11цне11та nередачн тока эмнnе
ожно определнrь через ток эм11ттера
;.=,,(1- cz).
одное соnроrнвленне
R,
"·•
11
'
= 1,(1-а)
•
R,•
..,...__
l-11
.......
нцнент уснлення no наnря.нсеннJО • схеме с
11 itPolf:
к•• -,.;;.
соnротн1..11ен11е
Ro4 -
r:;, соnротмм,м., ............. ...
'
3,0 отм олем••· •o•-ro•y ..........,
,о•Р "око,ыааnсо ......,
.........•:.:.:~'!
,. ,,.,м.,
може, быть ............
1
ak
,r ,-,,ро•
-
-
"' 11
11я
'ряженhфиuиент уснпен1111 no 110~ ._ ь . .. .
0 .._
11
l(о!н,, ером с учетом ПOJIYЧttllQq ....,ь..::':'"'1С .., . .
эм11rr
- -.,__,..
~н~
~•
к,.= ~.к.. -11':;r 1:
6UJJIИ CТJI
данного выраженна IIOtcaa1Q1e1 '10 ... _, с
А••~~~оттсром •ожо, о..,. •-.....,_ 1.,. ,..,.
ОЯHO(UHO Чо,О МОЖНО ...,..,,. "'""'- ......,
..
"' До,ал•~:ленн о no току, •••..- _ •
........ ""'
не11тоо У ення транзистора с OбlQd Onot .а с ~
11
включ
'::;~сктором. н харакr,р•mц-■ ,,.......,._ ,
....
•
О<ново,ым с общим ,м.,,._ ........
ноrо по схе;аектернстика /.{U,) ар1 и.•
в,содная хакая выходная l.[U~
н статнчес
1,
и_.о
t, -----·-тJJ 1
1"
r,t-- -- /)
Р■с. U
BXOAHIR
базы от нап
на коллекr
ntpexo4y
Л09TONJ
характе
lloA Х
При
р 3110 что соот11етст1у
""
вn•
, ,. ра"1tрк т
объясняется тем, что че"
11
twt llt
6.а ы Эrо на коллtнторе, те"
tнr"
11жeH.ff'
rr"н
,~,а. к 111пр щelflll' же шнрн11ы nрн.
отрн~., ~ 61111 .Ya1riiь.
11 а сле.аоаатель.
81 На. t l;JII IIHiJ (АОЯ el(OJ,1611/IDUHII 8 не •
r II уwень~.. rннJО Р 6 ,ы
80.IJI " у11е111 шенню то11л а орактер11ст11ка транэнс:-тора
IIO, "
11 11 " 11 8ы:,;(lдная J1 ~-~el<ТOPII от наnряженн11
r.irн
тока l(.,,w
б
Т
1,J,,.11"ст ,аа11 н1,1ость ен11оw э11ачс111111 тока аз,.,. 81(
, ~tкrope ni н 11ен:1и
приложено 06рат11ое на.
••
•
у переходу
,
А
•
11 ка11лек1ор11оа1
1,,те IICTIIKII соотвеrст11)ет лево
Р••rннr, 1ы1одн.Jn 1.ара a/aктep,tC7HKlf р-п-nерехода,
8 " аа.пьr ,1a,nep11oli JI конuентрацн11 неосновных но.
JltJtнчr11нrм rока 6азы ет 38 с•tет 1111жекц11н нх нэ
:nrлrli ,.~ря.1н1 б,эы оозрв~олпекторнын переход будет
мlfТfepa Прн sтом черr, 80 основных 11оснтелеli заря.
роаодкrь 6опьшtt ко.,нче;, к у~н.•л~tченвю тока коллек
llJ •1111nep1J, •110 nрнве
Р•
ороо 8 рабочем (дн11амнческоw)
Саонсrв11 rро11з11ястло нх ,с3рактернстнческни пара.
-*HNt OUt'lflftlDIOTC
r-
уста 11ав.1ноают связь между малыwн
lftтp.111o1, ;;оrорые
8
ro" 00 н 11 аnряжен11ii.
настоящее apew11
IJMtHe/lHЯl,flt n
uм6oJlce раслросrра11ена система h-nараметров, выpaж a
Da&llf ф)11кu11011впы1ую заонснмость между входныw на
ар11жrннr1о1 , входным током II выходным наnряжен неw н
IIIKCHNOCТЬ •rCЖJl) ВЬIХОJ1НЫМ ТОКОМ, ВХОДНЫМ ТОКОМ N
М1.10411ыw ttвnряженнеи
Основные h параметры трвнз11стора для схе мы BICJJJO•
•н" с общ11и зчнnером можно получить с nowoщьJO
•р11nrрнстн11ескн~ треуrопьннков, построенных на ero
о.4нь,1 н входных характернстнках. Пара метры, наА
нwr по хар111,,-тrрнстнческому треуrольннку , ЯВЛJIIOfCJI
оснrнальнымн, так как онн сnравеллнвы пншь JU1'8
ма.,ннеli11ых )Частков характернстн1<.
Иэ хараl\"!"ернстнчсскоrо треуrольннка, построенноrо
сr111rнстве статнческнх входных характеристик трав•
ор1 • области рабочей точки РТ, можно определит•
ное сопротналенне триода - h 11 н коэф фициент oCS-
r,A Clll)H ~ h1,;
·
h,1 - j·I
•
и.-....
4U• I
.о. ,..- ..... •
ppOD0,/1.1\MOCTb h 21 :
,,,.,
&/. 1
h,i = Л/а и,__Иla11-~,
lt
....... ._
6
уснл11те11ь110 схеме 113
qса
311сторn о основном исn04 IICta 4'1с~
f1)1:t>I, твк как он а nо31оляет ~УIОт ~ ~
.. .... .
reP111,e, 110 также ток и мощи 14111,,. • "'~-.
i,<t fнnовая схе ма уснпнтель~·
·-.а••••·
_ ,r,c nокаэгна на ри с. 8.10. Н~ ..СКЦ. е o&iilil
rР
8
с,:еме обес11ечнвает Иеобхо IIЧ■e Pta11aopoa Rl8an
R, • наnряже1 1 н й на комекто нAМIIWe ...... _
' laa
11ьr npit n11та 11 и 11 всех ueneA .,:.: 11 111111fep-.':1-
J18:1t11с-точн11ка п 11та 11ня Е1• Реэи~7• от ouoro~~•
~сnечен•tя тем nературиоА стабц1131 IJlt.uaaa._:.
llfO для транзисто рных усцительи~ц 11111pra1w111МА
стве11110
саем мс, 111 e,i.
с ростом темпер атуры nостояниаа--.-
',,.,ттерn l.o начи н ает расти в м..y.._,ll'CIDa...в-nt~.,..
""
/
'
r- -11е-1-
.-ення 11а11ряже11ня .oR. на раисторе R. ...,...
-_•--•11-
tepa относительн о базы снн•аетеt1 aoiuu•• ...,_
уменьu1ен11ю постоянноА cocтal.Ul)щei.::--- 1
раннчению сте11ен н нараа·.11ю1■
•u. :1
10ра. Для тоrо чтобы
прн прохожден ии no
тавляющнх, резистор
сатором с.. КоИАеи
в схему дл я предаrа
ОТ 1\СТОЧII ИК 8 пита
выход н ВХОА уем
Емкости КОНА
как II в ламповых
Одним нз в
свойств а уем
u11снт уснленн•
вить как отно
усил ителя к
r.ae
лнтеля:
уrпоа
Так
-[,
я
~
,
,т
··/ ,.
1
l
,,
t (/.
♦[А
0 "-'11
""'
~-
Р•с 810
Р11с:. 8. 11
ых элементов, то wодул~ irn..t ·
tВКТ/1811
:_ -,-.,..
а•м 1;.-rнвны11 н Р II аэность фазовых углов на • .,._
фнцнt~1та уснлення вл~ются частотно-эавнснмыми.
• а110.1е усн.,нтtля 11 плtксноrо J<оэффнцнента ус...._.
Завнснмость ком е К'ы) носит название • •--
частоты, т. • ~
•
"'"
уснлнтtля ат • а актернстнкн уснлнтеля.
тотно·Фа30 80
~~ ~одуля коэффнцнента yc,q...._
Обыч110 зввнс,~мо астоты рассматриваются от4е.,r~
н фа:sовоrо угла ату~я ко"""фнuнента уснлення от ••о-
Завнснмость мод ,.
~ч-
а названне амплитудно-часто
таты по.,учнл
"ой жарактtрнстнкн уснлнтеля.
Частотная жарактернстнка уснлнтельноrо ка
nрt.астав.,ена на рнс 8. JJ. Как вндно нз рисунка.
НJl~ftненнн частоты уснл1,1:аеиых колебаннА значение
лупя коэфф11цнента ус1111нтеля /( не остается ПOCiOJI
Днаnазон частот, в пределах которого Н38
коэфф11ц11е11та уснлення не превwwают эаданяоrо а
ння, называется по11осон пропускаии •
рабочна, днаnаэоном частотуснлнтеля.
Полоса пропускания оrраннчнвается ннжнеf
верхней с.,, rраннчнымн частотами, при которых
цненr усн11е11ня ОТJ111чается от нанбольwеrо на
•елнчнну. В раднозле,строннке принято считать,
•J111ная частота соответствует уиеньwеншо к
уснлення поJРавненню с наибольшим ero знач
fро1ня К.о/v2 ::::: О, 7 Ко по напряжению или то
УРо•ц О 5 К.. по мощности.
l"Ci':::a':c"!:
11Р1JСrернстнку можно рассматр
в■-- трех обпасте11. Области чac1or11ol
,.• --
8
hlDIJOlle 'IICJot 01' 0 .-0 " 8 О1' -
•ipC:.tDrca •а~ амеаеаем
1р8 llneeu. ••• '8с:о,_
•
е
чнтепьны" иэwенен11е18 ICa..t .., ..
1
оты
-,,,,
--.
~.....
т Особенноеть Р•боть, Уси..•
or '8с-
средннх н BЫCol(HJ( Ч•с:тот ч':"• • 00..at!Q ...._
~ожет быть Устано8Jlен1 8 npoi:::01 1tp111rep
11
~
,сарвктернстнkн noлynp080411HKo11Qro •н"llaa ~
ольэооаннем схемы эа.,.еще111111 ( УСМ..11"-'• с IIС-
"ельноrо каска" с Общк• , • .:,•- Р,,с 8.\~ а) у,,,,1.
1·Р•"'"""Р nрк оnрц,.,.,., .,::;.-
1•• \IIC. 8 \0J
сматрнвать как лннеАныА •ктнан~,~А "е:,:1111х II011t11Q Рас.
которого cr1 раведпнаы эаансн.,.ос:ти: Ptllno.,ocм11к. ,...
tч. = h11it + h12и., 1,. _
1,
21
,_ +hь11о.
Уч"тывая, что Ое.ра,м,рмw1 аар,..,. ь., .,, 'Р■■-
,.,Стора, ВКЛ<очtнно,о no ....,
с ..........._
(см. рис. 8.7), незначнтеJ\ен, на практике ero np
11111181
,11rr
равным нулю. В соответстанн с nриведенны111 Р•
уравнен11ямн схема заасещення Аанноrо траиsистор
1 ар"
вод11тся к внду рис. 8.12, б: а h-nара11етры оnрцц__,
1с~а
ПО семейству ВХОДНЫХ Н BLIXOAJIЫI llр81СТер1с:тц_ ПР11
этом козффицненты ус11ленн11 no иаnр1•е1111), току ■
оu(ностн определяются через h-параметры тра11111ао,.
м лорометр1,1 элементов цепи:
•
,.
'Ь;~
и,.,, i.,.,R..,,
-=
..,..
.._
••
•
Ku=и
= luR" 11+AaRJt.'11 1,.(f+
rде Ко
Женн1О
случае
..
мad1-hac:t,;.nar-od.МJ
,.
с, ,....
t(,,,
#. Jи.-
с,~..~
,
с,
-
~ J,'' 1 11,,
1/и
t .h1,t1
•J
l ,t,
,,._• •1.
111, ,Q, 1
,
ll. l.f,;I lи,....и.
-
hu
t,h11 11
4)
Рнс. 8.12
R + hnR.R,): т. - постоянная времени
/(R, + "каскада на верхннх частотах ( т. = Со
телС;~r;./(R, + R. + h,:R.R.); т. - постоянная вр
ус11л11rель11оrо каскада на нижннх частотах без
вл11яннн емкости С,(т. = C,R•.,. = C,R.R./ (R. +
+ h,,R,R.).
Пр11 ана.,нзе частотной характеристик и усилит
касквпо о области средних частот (&), < (&) < fi>. в 1
лс11т11ой схеме можно не учитывать вне шние С1
011утрс11и11с С, емкости каскада, а следо в а тельно,
расс.~11тр11вать эквивалентную схему усил нтелыiо
кода как частот110-11еэависнмую.
В областн низких частот (1) < w. налнчне сп
тот11он характернстнкн •1ожно объяснить нз
реакт11вных сопротнв.1е1111й внешн и х ем костей,
ленных налнчнеи конденсаторов С1 н Се , реактНJ!
ротнвлення которых с уменьшением частоты воз
Как результат этого, уменьшаются входной 11'
токн в цели нагрузочного резистора, а ел
напряжение на выходе.
Спад частотиоА .харакrеристики в обп
чаrот 11) > c.i. можно объяснить наличием •
но с.хеме суммараоА емкости Со равной е
J1eno
1p- '111Н11tр, н моитuсвоl ~1r- . .
IDщe •IТИlн-
-··""
з
""" сопротн ■певие хоплuтор
,,,_,и8:'оrс■м,осrь•еr lа!lфф•ц11аю•
01.
Для nолуче11ня щн
рнст11к11 усилителя 8 er~OkonOJlo НоА чаnо,
по НIIЗКОЙ II высокон чаС-:Хе14у ••оuтся Lltnol XIPIICtt
ота114 Мnк Lltnн Об • kОррt~щми
Р•тноА са• 11
Задание по Работе
1. Снять семенст80 стати
ческкх вхо
хnрsктеr11стнк транз11стора т
Аиых н •ыхоьw1
б
иnаP·nР 1
схrме с о щнм эмнrтером II on
,
Кilioчtииoro no
рнстнческне h•nараметры.' РtАелнть no ним цр11Сtе
2. J•lсследовать влияние napa1i4eт
тР..льного к:~скада, выполненноrо 118
ров )Лt11енто1 уск.,и
с обшнм змнrтером, на ero а1~1плнту~• 113нс:торе по с1е11е
терне-тику.
0·час:тот11у10 х1р11
3. Составить кратк11t выводы по работе
Л1Р.тодические указания по ВоutоАнtншо ро6от"
1. Ознакомиться с установкоА мя снятия стmw
скнх характеристик транзистора, BIUIJOЧe1111oro ао ~-а11
с общим эмиттером. Записать тип и nacnopтнwe UИllмe
исследуемого транзистора, а также тuни11tС1Ие u.._
используемых в работе Н3Мtр1ПU11111,11 прllбороа.
2. Снять входную СТ11'11'1ескуJО 11p1mpllC'l'UJ
знстора /е ( U,) при и•• -
const:
а) подвести к схеме наараевие U • 12 В flJ
лнзнрованного исто11ннu DOCIOIIIIOro
(рнс. 8.13);
б) потенциометром R. JCТIIIOIIIТlt 11
знстора напряжение и.,• и. -о 1 8
характеристики no,uep811111t ~...
8 ) изменяя пoтeвuOll,IIPQ~
базы U,, = U, от НJ-'а.
ным значеии~о, Jl•1•
•
R,
мad1-hock.noroclru
"''' н,nря.жеи
,.стор• з,пм. r:,,e;: 11:JlltpeннA тока C,uw /с
...,., пром:Jаестн
яження U,. Рuультатм
•-r •
.,у н,nр
,,
nst·
ст1уюшеrо е l ( U,) nрн "'• -
со•
.,нестн •• rр~фнк .;,, nрн .дpyrow, заJ.tаи11011 а
rJ nо.торнть оп яження на коллекторе.
шем, ,наченнн напу~ статическую характерн
З Снять ,ыхолнl consl·
1нстор1 l ,(U,) прн п~;:нцном~тра в цепи базы
1) с помошьюок базы заданного значения;
тор• устано1нтьнатпряженне и. nотенцноwетром
6) H38'tl/ЯJI
15В
нулевого значення до
, изме
коллектора ':1 транэнстора. Пронэвестн изме
комектора '•
пр,, лятн различных значениях иаа
1'0ЛJ11!К1Ора
ф/,
и. Результаты нзиереннА нанестн на гра ик
J, const;
а) лронэоестн а11алоr11чные нэиерення при
rн.11 ,нsченнях тока базы: 11еред каждым изме
обходнио по11реrул11рооать ток базы транзистора
ння тона баэы, лрн которых снимаются выходи
тернст11кн. задаются преподавателем) .
◄ ОJ11аномнтьсп с од11окаскадным усилнтел
ження, схема которого приведена на рис. 8.14
на робочед nа11елн лабораторного стенда, и
11сслелооа11не влня1111n параметров элементов
го lillCKSдa, ВЫЛОЛ/IС/11/ОГО 11а транзисторе
общнм эмнттером, 1111 ero амnп11тудно-частоr
тrр11стнку K(n: для этоrо к 11сследуеиому усн
кпючнть
а) нсточ1111к оход11оrо снrнала _ звуковой;
б) 11нфровоrt вольтметр для измерения
вхо.1111оrо с11r11вла·
•
в,
Номrра •• ·
Та О,11•••81
Пар111n,-.
р11а11тоа
&ч•tnoa с.....
цсаа.u JC""8ТU"a,o
R,, •О•
R,. 1011
•
с, •••
1
4,3
12.О
20,О
11
2,2
12.О
20.О
111
4.Э
12.О
0.1
.
IV
4.Э
8,2
IJ,o
е) включить наnряаеuе 111Т1В111111ер■1'1<t■м1.,.
боров, звукового rенератора ■ ycJUIIIТtJWIOro ,_.скщ
снять н построить IIIIL'lll1'JJIICНICnmlJD 11,a11ep■c;;gsJ
K(n уснлнтельноrо UCII.U .&U Jl811Мlle .....
200 ООО Гц, nо.uержн111 пр1 ,rua 11r,pr1a. 11111
с игнала неиэ11ениы11 в р11111111 и...6
нэвестн на ч1с1отu: 200, 000:i
20 ООО, 50 ООО, 100 ООО, --
пл нтудно-часrотноl
откладьrваеn:11 1
к- и...,и•.• -
нала f в .nonp•
Ж) СНRТЬ R
при дpyru
в соотвеrст■■,
5. Св
U-.(U..J
ту 1••
чення
Rcq
мodr-hod;.norod.ru
Al'"HJIIIOrp•Ф•· 88'11D'ltlf80
р..........
.,..
оrраммы ,wxo.11нoro ка
у .,.lfТCJI•• ос~еАноrо участков xap&IТQ
.11111 t ro 11 11 н обрабоТХ)' результатов on
6 Лр JJtcf,.,,.
харакrернстнкам. nопуч
1) ао uо:;та по п. 2, оnре,11елнть хара
... o,tHtHIIII О Ь1 Т анJнстора (h11 - IXOARoe
ое h hn•Р• 1111t1riэфф!uнент анутреннеА обра
.11ен11е , -
остронть
на ,rарактернстнках n
хар
,... ,тоrо
11нА треугольник,
б) по ,ыходным харакrернстнкам (n. З) 0
,p,wtrpы hii - коэффициент усиления по то
:ыхоАную проводниость транзистора; характер
тр уrолы1нкн строить на 11ннеАных участках ц
'fHII
1 ) по од110А 11з амnлнтудно-частотных хара
(n 4) оr1релм11rь полосу пропускания уснл
,.,
r) по аwnл11туд110А характеристике U_ ( lJ,
лнть козффнuне11т уснлення по наnряжениJО /(
ном участке характер11стнк11 и сравнить ero
11нентом ус1~ле11ия, лолучен11ыr,с по амnлнтум
хараnернстнке,
А) no амnлнтуд11ой характеристике onpe
мнческн/1 д11аnазон работы усилителя.
Л абора, Ор•аа
ДвухкаскаднwА у
Р•1ота 8
Cl•Jnt..
...
..
с 00, .........
'Р&1&3•ето,._ ·- саа.,.
Цспь работ1i1 Ис
цотельной обратноА са113~tА01ан11е 111111
••
11
11 .,~nлнтуд11ые характернс:т н~ , .. 11J111ту4110•11 iata11 °'PII•
на транэ11сторах с: Ptoc:тaТllo"k" Aly.111c11"10.:=.:
.__,IClloa.
ID,
Осноенш ''°-"'Сfек
r-••
111 na-
B те х СЛУЧIRХ, кor.u~МI
тельной ячейки окааыааеr':ФФ•1111е1r JC11rse111 Jal•
соб11рается нз нн.,,..L____ IQDc:111"11U1, -. -
...
-
-- .. .. ug noc.-e10111
~--.-
лельно включенных Уснл111t...ымх 1ta■ ~ .1111 •1р1~
Структурная схема мвоrор"'':-' (••••)
дена на рис. 9.1. C.u1t .,..., y,;,:JCUl1ul.,..
к,
иноrокаскадноrо у
сnособ аии . При IIOM ~~
ван нческую),
связь.
•
Усилители с
ден сатор свнав
но входу С11
При тра
ус нлнтельно
ка скада с
НОМ ВНА
нада
каска
уст
л
и
,..............
., ~·~ ,.
1.,,,I
я
I
-
.-
-
1•.
;,
,,,..,
rде К,. К,. К,. ~
коэффн u11енты Ус:11.11~
соответстве нно nep1o
8тороrо н т . д. YCIIJl'"'-'r._
11 ых каскадо в.
~CHOBIIOA хар1ктер•с.
тнкон
мноrокас:1е14н
Р~ 92
ус11.111те.1еА являете:• 111W,:
а~:тернст11ка, котора я насеет Tlrot
лнт)JJН ч1с:тотная .t:P однокаскnдных ус нлнтелея (см
же внл как н д.J1
р11с 8 11)
шнрокополоснон частотноА хар~,rrе-
Для nо.,ученннснлнrеля вводятся uепн корре1е11нм 11о
рНС'ТНКН II с.tему ~ частотам. а также цепн обр1тноа
IIHJICOH Н ВЫСОКО
rв11111
обратнон связью понимается воздеАсr.не
Прн ,том пок,1оле6а11нА на вы:1:оде усилнтеля на pe11r....
,лектр11ческ11.t
.
·--.
" .. п 11 достнrаемын путем под а чи части !Hf"-'
rro вход11оn U, •
)
r-
rнн с выtода }Сtt,'lнтеля (нл11 каскада на его вход с: ПО•
мошыо так называемой uелн о 6 р а т н о А C:IJ13J
{pttC 92)
р81л11 чают обратную связь по н апр яжению н ТОW
Прн на.,11ч1111 обра rнoli связ11 по напряжению наnр11
нне обраr11он связн Uoc подается н а в ход усилителя че
иепь обратноli соязн с выхода уснл11тел я . Аналоrнtr
образом ОС)'щестоляеrся н обратна я свя з ь по точ.
необходнмостн может прнменяться н коибнннроаа
rнcтr.wa обратноА связ,,. В том случае, когда I резу,11
Jlriicтвня обратной связи выходное напряжение
у.wеньшаrтсн, обратная связь я в,,яется отрица
в nротнонои случае она nоложнтел ьна я.
Комплrксныii коэффнцнент уснлення ~ ус
прн нмнчнн обратноii свяэн а общем случае ко•
наАден как отношенне комплексного выходноrо
~rння .и••, .к комплексному входному (1
11
напр
&, = U.,, ,/U,. .
Выражrннr мя выходного напряжения nри
nо.1ожнrе.льно11 обратноА связи (сплошная
лряжrння обратноА связи Uw) может быть п
CXt'Nbl рнс. 9 2: (J
lt'Q1·
•
'"' - ~ •• + /!l.cU,ia,
й-(1-,КА.) -ко..
fAt li- 1oмn..r1cнw1 КО,Фtф
бu ОбратноА саам А. • О. j'8:ент уем
:uат DfJ)f.U.. 'а&еа■ оо;.тв; М
i<BK отношение kOlln..e
о6рат110А свяэн k ko11:•oro 111ор......_
Ко~ффнцнент Ytt111eмe~11y 11аар11111,Н:• IМаоае 1t1n11
• YC....int..1
80 111 • •ааае
.&с• й...10~ _ К/(I
с 00,anoa caaawo
Прелста1111в kOIIIIJleкc
-
.!J..)
11 нтепя без обратноА саа~~А kotфФ1111мttrт 'la&At11lla
.
nерелачн цепн обратной с II ICOIIIIJlt1CCмыA -. .. ...
11
УС11
меем •
811311 • аокаь-:-·,,,. ЦlltllJ
н
- •~"IIOI форме,
к.- К.~•·. ,.. -
IS..e"t,
где ф. н Ф, - уrлы сданrа фа3
оетственно 11рн nрохожде111111 11:•nраженц c11rмu1 coor
ратноlt связи
Pt1 УС11А11тц., • 11,n" о6-
С учетом этоrо комп..екс:ныl
у с илителя с обратноА саязwо КОtффнцкеит '/CHJ1tн111
15.• =
Kei'a
•-к,..-,.♦"'
При наличии oтpнuтuwioa обратаоА сuэ1 (nyu,
тнрная стрелка наnр11жеu1 о6р1Т11О1 caua Р1С- 9.2) 1
выражении А/111 коммекса наараtенd ~место 111111
минус появится ,нак IIIJDC: й-(1 +.0.) - !,_О,., те.
nрн ,i,. + 'Ф,.,. n • awpa11et1u ш Я. (ара rr» c11va
по фазе, равном 180•) ~m11 C11a1t 6умr отраu_...
нон н nрои,вuени ~- -J.К. 1pUC,1u1D1U1 •
бoii вещественное ••~О,., ~
ПерехоАЯ or IOlfH
М1"
цнента уснлеи■,r
связью к ero мо.q
Из JТOI
тела. отр
ння ус
Есл
ложнтu
стаuя
мod1-hacll;..narod.ru
... yar.uтu• npa
~ .,,.,, .,
.... .-.:;::oc:.t•б.'letr• .adcna
811 _ ., ..,.,
-..па,оl C8.U■ DJJOII
1 • 7 i ЛРZ оr,■uти••~..е 8WXOJIIIO,O соа
,., :т •••--
0
•
P:,..u 1меет eso.•woe а
,. .,..,.._no,pu.e
..
, ..._
ф ,rr уас.11е111Я ycJIJIJn'UR CJe.,
Еи• ••♦ 11
;:~ ,r 11чннам изменяется 1
au• "° ••
0
"
р II обратноА сваи ар•
•-••" оrр~цпе11ьно
1(
.;а •ЧИН 1(. нэменнтся ЛНШЬ 8 01, 1 +
~ ..~!иr .то арн ааt.11еннн отрнцатu•ноl
po"CJIO~..... аоаыwенне стабильности к
CIIJM 11
-•
JCllll!NP, 8 ааоаатu•но, расwнренне nопосы
8U ,ктоткоА характернстнхн усилКтеJtя nрв
"'""°" умеиьше11н11 хоэффнцнента усиления.
а a■J• с пнм .11,1111 сохранення необхоuм
••• awxoAJtoro напряжения nрн аае.аеннн отри
OCJpard с,.зн нtобхолнмо увелнчнаать эначеll!j
11oro снrнала нлн чнсло уснлнтельных касхв,.
1U8.
Лрм 1,uеннн nоложнтельноА обратной св
..аат
ус:uеин,r К уснлнте.пя увелнчиваеrаr,;
8e80rOplU услоа•.u может привести к ямеяна
lу-.сенн,r с nослt.11у~ощнм nережо.11011 ра~
• ,аераторм режим. Поэтому nоложнтеп
80 сuэ• nрнменяется rлавнык образок м
рое.
Р,мее CJw.to )'U.Jaнo, что вслцствие ReP,
J'CUt!lnl,r усвлнтuе11 снrналов P83.IIHЧIIWX
•• •кronrwe ■ саження. Кроме чacrora
• )'CUnue 111еют месrо аммнтуDые нuв
8e.t•••111 tтu нскажеииА эаанаrr
IDWlct."U (МJ'JfuL
,,.,.___•св11осr"
CIJIЭIOIIOIЦIR a1111.1rny.
~ Ja.anaa С IIПU111J.IOJ1 С8
IOC!twrllol 'IIC1'0R C8J'lluo■• т. е.. Ш.
•••:,.:1А ■ о1 аараат
lf
lf
•
оD
1
1
1
1
'
....
1---
-
В Ь1 t IICK&'"'
Pot i
... tнн11 1
вследс:т 811t ф
1tкка~ощ11t
a:iaвw•
вносимых УСIU!нт СА•мrо,,
Рнс 9э
тавл11~ощих час:тtлtм AJ111 еос
слощн0r
от вхоАноrо
ход11т потому, что np11 усилеиии ~ сигнала Эtо DJIOtlc
налов 11ачалы11,1е фазы отдельных есииусо11д1J1ь11ых смr
тавляю щнх изменяются иэ эа •. ero rармоннческих ак
•
..,,IIRHИR n.aК'rlt
ментов ус илителя . В результате !l'Тoro Ф ,.,
вны,~ Mt•
на выходе усилителя 8 той или иной орма наnриже111111
чаться от формы иаnриження на ero в::: может от...
Ф азовые искажения отсvтст8.,._ 8 10
"
t11
ф
1
•
1~•
..
учае, коrь
на чnльные азы отдельных rармопичеасц состамн1DЩ1,~
нап ряже11ня в процессе ус11J1ення не нэменя~ота II
yroa
сдв11rа фаз пропорционален частоте YCJ\Jlna
61
oro w
нола.
fl>азовые искажения, вн~кнwые ycмllТUfw, оце111111.
ютея по его фазовой характернстни (ркс. 9 4), apqcтu
ляюtцей собоi! завнснwость угла wнra фu 11eqy ••
11ы м н выходным напряжениями от часто,~. Н1•боl•
бла гоприят11ые условия работы ycu11ТU1 IOIIDIIIIDr,
ко гда частота не оказывает MHJIIIIUI u фау JOIIВPe•
го снrна .,а.
Процессы
З I\ЧССКНХ СИ
л 11ческ11х И т.
•
природу, м
( л11ненны11
днффере
электрон
электрон
предназн
построен
•i
ретныl
w1ш1111u
CJlllfllp08
мoc:1,~ hack.narod.ru
операц ио нных )'CltJllhiiit.,;.
а '"' остн качестве уннфнаu,ро141~
Ш к 1."J Р мененне :енных. электро нных )'CJPOI._.
оО,►·с.1"~;;1;;~~~~:кн а«х. соа~tслольэуются в сост11;:а:
...
е ,, ......... rе.,н
ен стабнлнзаторов
11111
uк,,n,.a; реобразоааrе.,re~t'paтopos функцнА 1
11
.::
нр3,~~~~,.:1н ны фнльтро~~овых. лреобраэоват~еА II t ~
е н 1 • н фроанал ь _ это уснлнrель с нenocllt.(
r uн.,,~-., о ныи ус11лнrел нi! 6ольш11 r.с козффнц,.~
1110
связью, об. а~~~:.ч сопрот11вленне,,., HMtJOщ,,
1
ст янасонмахынсо6ственнынщу"
ренф нуля II ыалаЭJ1нч,~ых т11nоных схе" опер.
• с,ш "У" ••0"',!поп,енны, н, лампоаы, • ""'1·
) н, 11телеfi,
Эrн схемы отличаются дру, or
пр1,0.,·~.....кових. прнбофф~иненrа уснлення К. схе"оА 1О18
лруr 11а е "'" ":ля II схемой выходного klcl(..._
А"
8
Уюшей нео6ход11м)ю выходнуlО моац
сн нтел11, о6еспе•111ва
но~ь мен, и~ еt,тро1111ых выч11слнтфельных waш1111q
11111ернтельных приборах ункцноналЬНЫе
н и ро ~• аз ющне аналоговые снrналы, выnолн.11ю1q
у.1 и, пр Р У0 с ,,слоrrьзооаннем операцнонных уса.
ественн
•
.
,.,
дстамяющнх со6011 д11фференцнальные уа,
11 е,1 пре
r.
лнтелн с отрнцате. ьноii обратноn связью по току "IL
·•-•сР •n~,.•. ,o
n нинп 11 йств11я операu11онноrо у~нлнтеля 110
быт про11ллюстр11рован на упрощен11он электрнч
1 r rpaAьнoii ы .кросхем ы КIУТ401 (А, Б), нс
ew
качестве уснлнтеля постоянного н перемен
тонов (р11с. 95) Она является трехкаскадным ус
лем, пер ыii каскад которого выполнен на транэн
i Т н i Т2 н яв.: яется сн.r,~wеrрнчныи днфференцнu
баланс111,1" усн.11нтеле.ч, в ЭА1нттерную uenь ~
в 1юче стабнлнэатор тока на траэнсторе VTJ. Напр
н я а о ныж снrна. ов (нлн одного нз ннх) по4а
баэы тр нзнсторов VT, н VT2 н общую точку О с ну,
nотенuналом Выходное напр11женне каскала сю,м
ме,qу каллцтораwн транэнсторов VT, н VT
1
н no.
н, соотаетстаующне вхо4Ы втораrо каска4а. И.
••• nнт"ц У<нлuепя <кущеоr ■п•етсо or .18)11!;
•••ое ЭДС - (+Е., н - Е-,), вк.,юченн~
ruw,o OCJ11111 точ11а •оrорых соелннена с OCJ
,raJIJ't.t._
Прм 11О.Uче •• пepawt lj(o.c аа.а
~ ._, (ер■ .._, q OJ 701 б11м
41tJtJ l-T,--r::- -,.,1
1 1,,,..,,
1
1
1
1
L________
------
J,
---------
- fj;..
Рис 95
увеличивается, одновременно с )Тнм уменьwаnсн на та
,сую же величину ток базы транэнс:тора VTa.., .
вает равные по велнчнне, но Обратные ао 111аху
ння коллекторных токов транзнсrоРоа vr, • '7',.
довательно, резупьтируJОщиl 1О1С тр11111сrора vt
1
ся неизменным. ВыхоАНое ваара-.и .,_,,,.._.
этом разностью колпектор11111х ао,екu■-
и,.,. = ffa2 - ер.,. Ана"оrичво. ар■ no.uw •
уснлнтеля такоrо же а
н и.. 1 = 0 IЫХОАНое RIIIJ"IJ!(Oa ~
ченню, но oбpaтнol DO.U)t
напряженке 101'0~
называют не И 11 • tp
структурной схеме.~
которого нах
осртнруа•W
одинаковых
но оба IXOA
ся рваным
каска4а а
1\ИЙ.
Втора
110А бu1
теля
ротн
зом,
наnря
.r..
I
J
•
1
,.,,
.,
•
I",
·lu
•
•
1
Р« е6
"'
PNC. 9.7
Э.ск• 1104 / - ненн1ертнрующнА, вхо.11ное
н11е и, 8104 2 - ннвертнр)ЮЩНЙ, вхо.днр
м11е - и, Вы.10.сное напряжение и.... ..,. UJ,
ra,w,uo1 a,eJ«Ay ахо.дамн 2 н /; и,, - и,
-
••
unca yc11.11111t.11e.w I А раз н одновременно •
pytr
Taow обраJОм, выходное напряжение у
11,
-
Аи21 , r.11e и11 - напряжение между 8
.,.,., н
не11наерrнруемым входами; А -
'J JIAtHlf/1 fCНAIIТt.111
Наnр11женне и, на выходе усилителя можно
p111ar• ••• сумму ннвертнруемоrо н усuенво
IJIO ноrо 11,пряження и, н неннвертнруемоrо
11oro а А pu 1.10.11ного напряжения и,. т. е. и1
+ А.,, Ло.t)"lеннwе уравнения для и3 зон
111 "21 •
,,, -
и,
lfмuNw оnераw,онвым усилителем ар
fCUinu._ У 101oporo 10Jффицнент YCU@UJJ
СIНрс,11.,.uме бес:КО11ечво бопьшие, 1
•n■ePIIIO ■y.tJO арм IUl'IJIH бесконечно
~••••· Peuwrыe oatp111JI0111111e
=•:tt-1 teu, JQre■u JIЦtouo rам
• J - JO' IIQUae соаро,а,•еа■
- "" IJ!ivaF••• or
c1+1rtr1aз
~...,.
С табнлнз11руется у
неА обр nтноi\ cвnзit ~~tJHtтe111, об 1~,н
а:<Од 2. От cnocooa 0~ д.aaae1cori lta 1~ с nо,н~щь»
аоочне характерн~JкЩе<:тв.11tин.11 Об tro нн11"Р~н 11Нtш.
'
~ал lt'llt II разл н ч 11 ь~х ,,, н Уtн.11нте.n11 pP_aJ~tal\ tв11111 P,YIQщнl\
".цов обр • """та
i1Bllcц1
на дал~е.
aт1tol\ t'BRз Уtн..111 1 ~11 м
Токоuый nовто
11 noro11y 113110~:~
,редставлена на р,, 97Р111'еIIь. С
•
•• Ocipa
xew.a
1цествл яется здесь с помощь rна11 связь n ~снnн.т,.._, 11
po r o на вход ус1tлнтепя n 10 Резнстора R Oтому oty.
j~.
Входно1i ток в Соответ;~едаеrся 1011 об;а~~ Цеn11 ко,0.
дл11 узла ан уСJ1овнсм ндеаnн: с nер11ы1о1 за11оно:11 С8я1к _
Связь между входн ,., ., Ностн {1 11 ,.. О} i К.нрхrофв
..... , током f
i=-
-1
нне м из можно получить нз за 1 11 выход1tым i a 0•
i,tOЙ схемы: (из - и~1)/ Ro = /'она Ома д.1111 рассмtоil1"1Кt-
Представл11я и~ 1 через коэфф
1aat·
из(J+1/А)=
-
i2Ro, т ак нак All~t~нт YtH11t11н11, nо11учнм
1111 е, записанное через вход~tоА ro
~выходное наnряже.
Таким образом, выходное наnк, из - - f1RD.
nроnорционально входному ,o"yPRЖeiiнe в данно1о1 tлу,.ае
" , а КОЭфф,ц
uиональностн определяется сапр
нент nроnа11-
ратной связи R0.
отнв.nеннем резистора об.
Рассмоrренное устройство называете
рнтелем (конвертера то ка в напряженн:)~оковыw nовто-
Потенциал точки а относнте.nьно нулевоli шины .
доаатсльио относительно входа /, равен
1121
,.. '_
3
11
~~
и для о6ычноrо операцнонноrо усн.nнтеля состамяет асе•
го ± 15 В/ 10 или ± 150 мнВ. Позтому nоте~,цнаn это"
то~кн принято считать равным 11 у.nю , а точку-эазfмден•
нон.
Указа1111ая особенность схемы имеет 00.nьшо эначенне'
так как она дает возможность преобраэовыва'l"ь ток в эк•
вивале н т н о е напряжение , причем источник тока прн этом
остаетс я практически п од потенциалом эеилн. Эта возwож•
ность используется в схеме потенцностата.
Счет чнк-nреобразова'ruь, На базе схемы усклнтеnя
(рис. 9.7) можно получить схему счетчика (рис . 9.8) , на
выходе котороrо деiiствует преобразованное вхоАное к1-
пряже11 11е (умноже нное на заданный коэффнцнеит усме
ння). Представив входной ток i2 в выражении ЛАЯ :s че':
11аnряже н11е и 2 и соnротналенне Rt, no.nyчae ♦-
= - и2Rо/ R2 . При Ro = R2 схема рис. 9.8 выпол::: 1i"
цню преобразователя напряжения по энаку ( :о
Сумматор. На рис. 9.9 приведена аем:аоn:=....,
усилнтеля . выполняющего фунхцнlО сум ро
мad1 -ha c:1<;.narod.ru
•
11
'•
l1
11
м,j ,,,
,~
J;
/и, 8j
Р• t8
Рмс 99
наnряженнн В зтоА cxe1te
н I t1J1 по илнчн, е вхо~ныхэлают на инвертируемом ■ .110.
1/ННU1нU1со
+,l
Р• ны н пряже
, Для точки а нмееи 12
1:, -=
0
•
,1е21
"
0
,ие rокн 11 н
11
ветст&)ЮШне наnряженн.11 •
Выр1жа11 rок11 череJ co;,r __ ((и,/R2) + (и2/~) J нnн
со риrно; 11н11. получи~ ~jR')l с.,едовате.:,ьно. выхо.11ное
и,- (и Ro/R,)+
11
:ет 'с}·мму независимо нзменен
н1пр11же11 ,е и, прелсrавл алряженнй и2 н и;. Прн однна
ны1о по велнчнне вхолttыхффн~н~ентах нэменення, равных
kовы• по ве.п11чнне кооэli ннверт11руюшнii сумматор. Прн
елнннuе, r1олуч11и прост
+')
еи--(и, и,.
зro.N 11апряжеш1 aJ -Лрн нал11чнн в uenн внешней обрат-
Ннrеrратор ток •
R(
g 10)
нoll св11з11 конденсатора С вместо резнстора о рис. .
н1пр11женне на выжоле ус11л11те.,я оказывается nроnорцно
нальным ннтеrралу вжолноrо тока .
Так как потенuнал точкн а фактнческн равен nотенцна.
11у землн, то ток в uenн о6ратноii свяэн io = Cdu,/dt -
-
-
12 нлн и, = tНi,dl. Так11м образом, напряжение на
1ыжо.11е уснлнтеля булет пропорu11онально интегралу ВХОА•
ноrо тока нлн зарялу, накол.,енному на конденсаторе С
:11 :1а.11анныА промежуток вре.ченн •.
H•nrpaтop наnряженНА. Входное напряжение можн1~
•11теrрнровать с ло.wощью устройства, схема котороrо п
N.1e111 •а рнс 9. JJ.
Есл11 • уравненнн мя UJ представить ток i2 через а
~ ••nр11"енне н соnротнвленне резистора R2
,ом
ilJ - - 11 Jи2d/, т е. напряжение на выходе у
oaaJw1aeтc.11 ороnорцнонально интегралу вxonoro а
•aru Р1ссм1трнваемыА ннтеrратор иаnрцrенu
МС11смыоааn. ках rенератор nнлообраэиоrо напр
'•
,,
,___,,,. l
--
Р11с:: 9 10
,,
'•'
с реrул 11руемоl\ скорос-тыо
Рмс 911
н 11 емоit 11олнр1tос-rь1а так нарас,аннм наnр11
•
как nрн u, ""
~кtи11111111,~сt-
.4ля 11:s nреобразуетс11 к вн
cons\ 1wp1 111et1мe
АуU)== _
••
Дифференциатор. Уснлн,tJ\ "i;l;1
р11с. 9.12, 11меет на выходе наn ::к rsыnолиtннwа no са.tме
nро11эводноli входного наnря: еннt, nроnорцм011ц"11оt
схеые токи i2 11 i0 можно выра~ння В расс111тр1111е11е11
н u3 следующ11м образом·
Сн~ь 1ч~реэ наnряжеи1111 u1
UJ=
-
RoC2du2/ dl.
•-
2
u,1
= u1/R,, nо,тому
Следо вательно, выходное наnр1tже
"
RС
ние pauo •:a•t11t11
ноn в о 2 раз nронзводноl\ по времени вхоь
ження.
oro каа,-
liаряду с широким использованием в оаераuоикыа
усилителя х обратных связеА по току :,начктuь11аt nриме
ненне в 11нх получили н обратные связи по uapa•tu•
Отр11цnтел ы1ая обратная связь no иаnр11жена11, u1 а
вест110, стабнпнзнрует работу усклнтеля, noвwwaer ero
входное со11ротнвлен не, а следовательно, усм111U11 с аО·
ратны ми связями по напряжению целесообр111О ICII08•
зов ать для регупнрования и измерена• наРр1■ен1
В то же время схемы операцкониы1 ycнll'IUII
ноА связью по току больше ПОАХОАRТ PI JClf DI !Ja.:
наз ttаченных для обработки сиrнuа д.uс~
мы операционных yCНJ1нtud с обр
напряжен ию.
Н
1
Повторител1t иanp1•t11U. • р11Со
схема операциоииоrо JCIUlll'IUI, 1
пряжение полиос:тыо aepuaerca R
вход. Учитывая, что с•••
усилителя может бW'l'lt
н принимая во ■инка
U21 = U3 - U11DCNIЯ
+ 1/А). Так••~
,
J1
Рнс 913
1•
.,, б
.,и ,. 1 J1од11rк 11а11ряжr1111е в эro r.c случ а е равно
11 11 wy ' r quJJ яn~~стся c:1teчoii повторител я нanp11жe-
l.1rw I н 1 ,ror 11 ~пряженне равно вхо4ноаtу.
ннн, • "orrip ii выхо~ня мож,rо ,сслольэовать как соrда.
rJ, вr р11т т ,,~пряду :,cтo•llflfKOM напряжения , н меющнм
.,.,,,шr:_ rcru t,и•,жтрА,,11се соnрот11вле1111е, н нзмернтедем
0'1 tlh uv,; Ы/
81У ~
•
С1 lllil /IOJIIOЛI/CT 11/IIJII IOOДIITЬ 11змept'IIIIЯ 11аnряже ння ба
.,,.. r111Jx " КJжr1111н его э11,1чення.
Prryлмropw 11111,ряження (11о те н цн ала) н то ка. В схеме
у нлнтrн,, rrr 11 ш, 1r1111011 на р11с. 9 14, иепь обратноА с1яэ11
11 1/JIIPIIЖt'IIIIIO PMI0'4llCT HCТOЧIIIIK входного н а пряжения
и к opыii мя простоты 11зображе11 в внде нсточинка
~ICr,
В.\од11ое 11вnряже1111с обуслоолнвает напряжение и.с
н norc11uн л точк11 А оr11остельно земли определеН11оrо
,нс1чr1111я 11 з11ака иА = -
и,, т. е. нивертирующнА 1хо4 2
у нп11т :ля ф кт11че1:кн нмеет потенциал земли. При иэме
нr 1нях оnрот11влrт111 рез11сторов R3 11R5 н а вы ходе уснл1t;
rrля выхо ное 11:Jnряжен11е UJ будет автоwа тнческн
11el'l(r11oв ть 11n ток /J так, чтобы сохра и нлось равен
UA
U
дсАств11тr.,ы10, на основа111111 зако118 Owa i i = и1/
-
и/~. а вы~одное напряженне U 3 = i :t{ R3 +
и RJ+~)/R'
И3 последнего выраже11ня следует, что при постоя
н1nр11женнн на входе электрической цепи (и1 - со
nepe11r111 ой нагрузке 118 выходе усилителя (Ra -
RS var) выходное напряжение изменяется так,
аае ен11е IJ~ остается неизменным, так как на n
1wp1 е н uует, что и2.,.
-
иА -=
_
u,RS l(
-
-i,RS "consl
''
~uо11тел•ио, цема рис. 9.14 может.s....,_
•
• uwcr1c pe,y"Jl'ТOpa ••пряжеая ■
.1
11,-УА1ро11111я тока 8цепа
IONpul Z. •••era
..r
Рис. !114
:~--
•
.....,.
rруэкn включена на выхо.а, YCltJI
резистором постоянного con от:Л!.11,~ notnt.to..,_ . ,. с
Напряжение на резисторе RJ,: CJJeAo~"• ~ lp1e, 111)
точкн А есть постоянная t1t.11кчнн •1t.11i.кo,111ore111,,,
поэтому ток i. в цепи Наrруэкн, раан~•Аr.•=~• "~ •
-
М.,
сит от величины z. и.пи и нэмененнА n 1/IЬ.11e1111-
no ucn11 обратной связи по наnрllже~н:~:011016ор.,_.
уста нооле1tное условие равенства Потtа1U1 • Т&I Ца Р••••
да 2 сохраняется.
111у N'M11 а.
Задани, по Ра&пе
1. Снять к построить аммитуАНо-111с:1с;-,ю
1
тудную характернстнкк A1yxk1CX1AJtoro
транзисторах с реостатно-емкос,воt csuwo
кадамн.
2. Снить и построить аммктуJJ1
тудную характернстккк 1.1уххюеюма
транзисторах с реост1т110.емкос1
отрнцательноА обратной tlJIJH,
3. Составить краткие
......._
MerocJuw,i;•ltf
1. Озиакомиnс,r
для нсследоваин
торах с р
р11тепьnым
при вып
2.
HHIO р
.. .,.
•)
менно
1-14
,,,,,.
,,..
Р11С 11•
- •- - ,о11•т11етр м• 1онтроп11 эн1ченн
1 н,•т11етр д,111 и.111еренн11 энач
rffUI,
U11.18',0NHHWI IICТOlfHHI nсктоянно
111n
11- J2 в.
оrр1ф Anll КОНТро.'111 формы IWIQ
1uр11менне nнт111и11 иэмер
rемератора 11 11с:с:лелуем
111Хо.11е эвуконrо rеиерато
И lrOM IWКIIIO'IIТUЬ
(1 nо.11ожеинн /), а
ТЬ IIIMIIТ)'JIНO•lfllefil!ll'J
oro yc:urrru11 • 411
АtЦ4ермв■u
MDlftlfllblJf
.....
= 1000 Гц. Прн СНАтнн а
форму с11rна11а lta в1.111:о11,е "'с~/111ТУАНоА хвр11ктернстн1tн
11ОJ>1ОЩЫО OCЦltJlлorpaфa ; Jlнте., 11 k0нтро11нр,:~11111 ь с
вход1tоrо н вы,11од 1tоrо cHrita apitcoaa,ь ocu1111лoi·pa1o1мi.r
ю11t11х J11н111Н11ому II нeniнier.i:: Уснлнте1111, coo,
11
t1c-ray.
характер1tстнкн усилнтел 11 У УЧас-rкаw 11мnлнту411 оА
б. С11ять н лостронть ~w
р11 стнку двухкаскад 110 rо усн;;;етJА110• 11 встотну10 -арвnе.
отр1н1ателы10Н св 11 эи no напрАж.: 1;:1111 на.1111•11111 otlpaтнof\
лервым каскалам11. Цеп~ ol"ipaтнori 1~11;:ж;У ~Qpцw н
•1аетс11 вымючателем Bt II точкам
O
Ь .,,
"' IIКIIIO•
,
(смрис:916)В
II в cxer.1e уснл1пе-
л • • • •• • ~"Том случае конденсатор цtnн тем -
n ератур11он компенсац11н С, 11ервоrо каска11,а 11.оп1t1~н Оыть
nодКJJючен 11араплелы10 только резнстору R:,. 1\ЫkJlюча
тель 81 nереКJJ?чить в 1Jо11оже11 11е 2. Поnроенне амnли
туд110-частотно11 харак;ернст11кн nронз11естн на том же
графане к R том же масштабе, на коtором построена
частотная харантернстнка усиnнтеля без 0Gpa1110\1 связн.
7. Снять и построить змллнтудну~о харакrернст1111у
усилителя с отрица1ельноi1 o6p:iтнoii св11зью 110 наnриже•
иию. П остроение харантернстнкн аылолннть 11а rраф11ке
ампл11туд11о й характернст11кн. c1iятoii в n. 5.
8. Пр овестн обработку результатов опытов:
а) ло 11011уче11ным в n. 4 11 6 частотныи характернt•
тнка м K(n усилителя определит ь рабочий диапазон час
тот уснлителя без отрицат~ьиоi1 обратной связи н при
11 ал ич11н ее;
акте
б) по nопучевным в n. 5 11 7 амплитуд11ым хар ·
и I U ) vснлнтелR оnре.11.е-1кть динамические
рнстннам ,м, •• ,
•
при налн-
д11а nаэ оны уснлнтеnя без обрат11ои связ11 н
Ч:НН ее.
J(о1tтро~ъныt ~опросы
А npиwt1111t11ы• • wиoro-
1. Уuжнтt 111!1.ЬI lltжAy,rlcKl!I.HLIX Cllll3t •
Kt<:.!1.aд!IЬIX ус11.1111тиях.
MП.llllt}'Juн:i•••cтotмoa x1p1ntpN"11·
2 О61,яск1пt 111.IIHЧllt CПl!l.01 1
стот
"
"•
11 KIIЗHHX М lbl<:OKIII •• •
HDfOUCUJ,·
а:н -ус11п11те.111 1 o.,.,acr
оJффмuмtкт усалtнн11 "
s Поясннтt, как уи.,мчкт~ м
ноrо )'снлнтелR I о6ласrн нн::::11::С:~•*uни ф,ормw 11,110•110ro ат·
4 ПoЯCIIHtt nр11~к11у nCt
•
cr110 )"U-'•ТU•.
11
1.111 уtкл111еля.
tllMt ••n.11нry11.11ol 11p1utpм
I
ytx~ll'tt11•a.
5 . Д1Ац onput.11 o(lparHWJ tlll~tA, np11111t1tltlllbl:. 1111~111)'1- .0 •QC•
11 Укажкп IНАЫ
1,11i• обр1тк1• c1u•
•к
вл1111ет отрмu~щ
е
7.
all
t11.111Пt1111i
Нlltllll yaunu■
тотну1С) xapal<Тtpмcruy У r ,1.11• ко,фф1ц.11t11ТI ус
8 Заn11шl!Те ■wp ■ llltllM
I
pмlo•r
'
Ji обр1110А а■,•111•
t о6р1т11оt1 CIUI I
отрнц1телько
мo•IГl't.11•110
8 Oбt,J!CHMTt aJ1Mllllllt р
e111rrc• noю•"1UIIU~
•
....aCl'■II np1111
S
усн.1111тtJ111.
sлr•троннw._ J"I"'~
11
10 . В ка11111
о6р1тн11 с1я,~I
мad1-hoc:1<;.norod.ru
ОГЛАВЛЕJiJ1Е
•
•
•
•
•
•
r'r
•
•
1 1 llp111 .1111 1 t)'rpc, «rro ра лорялка II те.111н~u1 6с3оnаснос:тн
•рн ,иOJIH 1111 л1боратор11t.11 ра/ЮТ • • • •• • • • •
S ~ Ol,wni wno.aw~c.:ue pctt0weнnauwн II уха,внн•
00
~ыnол•
11сн11юл1бора,ор11~1рбот••••••••••••
t 3 Kp■ rll!CC ооiка•мс у1111крсал"ноrо л 6op1тopt1oro стеttд• тн•
п•lNo,4
•
.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Jl16op11,op111A работа 1
И1wepc11ur тпков н 11а11рnже1111н nрнбор11м11 11еnосре4стое11•
11oro атсчет II цеn11 nос-тоянt,оrо тока. ~1зwеренне conpo•
тн1леt11,д wетолоw awnepwcтpo " вольтметра •
•
•
•
•
•
Лабор rорноя рабоrа 2.
J1cc.1e4011111111e разветме11нон мектрическ11А цеnн nocro"11-
11oro то;:11 с .11н11еn11ыw11 11 11еJJннеАныwн )Леwентаwн • • •
ЛaбupDTOjJff81',1 работа а.
llсразаетал м111• ,лектрн11еск11я цепь сннусоНА•л1,11оrо тока
С lk'flfl/fO ре8КТН811ЬIWН co11poтHIJltl/HЯNlf, Резонанс 111np11•
ЖC'HttJ .
,
.
.
,
.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Л16ор1 ro,11111 работ• ◄•
1>.1:1еет11пе11ная sпектрнческвн цепь clfнyco11Aanьнoro тока с
11кт111110,реаnнn11ыwн со11рот11а,1енн11wн. Ре3он1нс токоо • •
Лабор1тор••• работа б.
Тре11ф.:~,ныс tлектрнчсск11е цсnн прн соеднне11нн потребн-
тепсА лектро,11ерrнн звездон 11 трсуrолын•коN • • • • •
Jfa6op1тo,"•• ,асsота 1.
Пt~ходнwе ороuессы 1 .пннсА11ых мектрнческнх цепях • •
Л•••,ат-,... ,-tота 7.
lklnp•w11тen1o11we устроАстоа . . .
•
•
•
•
•
Jl..,op•np•• ра,0,-а 8.
•
•
•
Тран:аwсто,w • •рнwене11не нж I уснлнтеля'< • • •
Лабораrерна• ,або,а о.
•
•
•
Jl1yxкacк1.111wA уснпнте.пь с обратноl't," СIЯЭЫО на тран-
'JНС'ТОРJХ••••••••
•
•
•
•
•
•
•
•
•
3
7
8
12
19
27
Э6
59
73
86
101
-------------------~---------_Jмad1-hac:1<..naf"'od.Г'u
Г.Г. РЕКУС, В.Н. ЧЕСНОКОВ
ЛАБОРАТОРНЬIЕ
РАБОТЬI
по электротехнике
и основам
электроники
Часть 11
ББК 31.2
РЗб
:,·дк 521.з
РЗб
р • ц • н, • я ты : кафедра мектроте~ннкн, мектроннкн 8
sлеkТроаатоwати•и Мос.коасхоrо 1н1стнтута .-:нмнческоrо ..•шнно.
строен•• (•••· кафедроА А·Р тин. ••ук, nроф. Г. А. Кардаwеа);
••фе.ара общеА ,.,,.кт~ннкм Москоаскоrо 11нсrнтута сrа"и
• ,nлаао• (sai. кафе.о.роА А·Р техн. наук, проф. А. Е. Красно
nмьс.1118)
Рекус Г. Г., Чесноков В. Н.
Лабораторные работы по электротехнике н ос
новам электроннкн: Учеб. пособне для неэлектротехн.
спец. вузов. - М.: Высw. шк., 1989. -
240 с.: нл.
ISBN 5-Об-000110-5
8 u1rt ap11ue1w оnиинн• А1бораторнwх р1бот, осмо1мwе ~Pt•
,м"tcl{81t aQ.llo•e-111111 1 общие wето.1.•ческме: рекомемаацмw, npt,1cт1ue81.,
ск:101■wе ~trтpo1,111epne.n~мwe ар1борw, nр•1и.аа n~:иик• бeionac•
IОСТ■,
р 2202020000(4309000000)-195 171-89
001(01)-88
66К 31.2
802.1
У-,6,юе иэдани,
Рокус ГрнrорнА Гаарнпович
Чосио•о• Впа.<V1ен Николаевич
ЛА[;ОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
ао Ntnpoтuн"e ■ осао1" uектронмu
Лабораторная рабOта 10
Катушка нндуктнвностн с маr11нтоnроводом
Цел ь работ u . Исследование катушки 11 ндуктнв •
ност11 с маr1111топроводом, имеющнм регул~tруемый воз
душный зазор, 11 ее вольт-амперных характер1tстик при
намагничивани11 магнитопровода nереме11ным и постоян
ным токами; 11зученне влияния напряже11ия и воздушного
зазора маrн1~топровода на ток н параметры катушки ин
дуктивности.
Основные теоретические 110Аожения
Основным элементом конструкции раэлнчного рода
электрических машин и аппаратов, устройств электроав•
томатики, проыышленной электрон11к11, вычислительноА
техники и т. д. является катушка индуктивности.
Прн протекании тока по виткам катушки с попереч
ным сечением s создается магнитное поле, интенс11в1юсть
которого характеризуется магнитной индукцией В и маг
нитным потоком Ф = Bs, который пропорционален маг
нитодвижущей силе F = lw, равной произведению тока 1.
катушки на число ее витков w. Зависимость Ф(/) при
w = const катушки при отсутствии ферромагнитного маг
нитопровода является линейной.
При наличии магнитопровода магнитный поток, соз
даваемый подобной катушкой индуктивности (дроссе
лем}, при прочих равных условиях значительно возрас
тает, так как прн этом магнитный поток создается не
только непосредственно проводниками с током катушки
(источником внешнего магнитного поля), но и соответ
ствующим ферромагнитным веществом магнитопровода
(источником внутреннего магнитного поля).
Магнитная индукция катушки индуктнвност1t связана
с напряженностью Н магнитного поля и маrннпtой про•
ннцаемостью μ известным соотношением В= μlf
С учетом этого магнитный поток катуш~н
Ф= 8s= μlfs.
Отсюда следует, что маrннтныil поток пропорuнонuлен
э
мad1-haclc'..narod.ru
(,
г------
1
и! Ф,r
J'
s
о
P,tc, 10.2
Рнс 101
аrнитноii прон11uае~1остн μ среды, которая для ферро;
11
х •~атерналов значительно больше маrt111тнон
маr1шт11ы "
прон 11цаемостн друr11х ~1атер11а11ов 11 на несколько поряд•
ков выше магн11т11ой прон11цаемост11 110 воздуха . (ва
куума). Поэто>1у д11я уменьшения намаr1111ч11вающс11 си
лы f. 8 следовательно, уменьшен11я тока, необход11мого
)IЛЯ СОЗдdНIIЯ за11анноrо маГНIIТНОГО потока, катуш K l t IIH·
дук;1Iвност11 снабжаются маrн11топроводом (сердечк и•
ком) из ферромагн11тноrо материала, чаще всего 11з элек•
тротехнической стапн.
Так как зависи~1ость магн11тной проницаемости ферро
магю~тных матернапов μ(Н) является нелинейной
\рис. 10.1 ), то зависимость Ф(Н) 111111 В(Н) при н аличи и
магнитопровода о~:аэывается также нелинейной.
При вкпючении катушки 11идуктивностн с маrн11то·
прово.1011 (в общем сдучае с воздушным зазором б
рис. 10.2), под переменное синусоидальное напряжение
и(t) := U"s1nwl в цеп11 катушки появляется п еременный
ток 10(1), под де1iствием которого в маr ни топ роводе воз•
пикает переменны~ магнитны й поток Ф( t) Основная
часть результирующего магнитного потока Ф. создавае•
11ого катушкой инду
Р•
,..
поток Ф)
ктнвностн (основной магн нтны n
маrннтна ~ зпа:ыкается по цепи ма гнито провода, та к ка к
ннтноli пров':~ водимость его во мно го раз больше м аг·
часть рtзульт~;мостн воздуха, однако незначительная
•е рассенааетс/:щего потока (порядка 3-5 %) все
катушки нндуктнвн~:Ныj'ется аокруr отдельных витков
IJауJ1ьтиру~ощи1i поток рассеяния Ф.) .
кости с маrннтоnро магнитный поток катуiuки иидуктнв·
• Ф + сЬ,, так как аодом равен аекторноА сумме Ф, -
,..,._... Ф. не со осноаноt
111rннтнwl nоток Ф н nоток
•na.uior 1О аременн no фазе
.
'
8
D
Величина М8ГИ\tТIIОГО П
тока Ф =- IJ5 оr1редс,111 т 1
8" MJГIIИTIIOИ 1111дукш1r 1 ~1ап•1н
иоrо поля, зависищен от 110
nряженности магнитного по
ля (8-=μН) ,
Зав11симость 8(/1) - кри•
вая намагничивания - яв•
,,яется одиои иэ важнейших
характеристик ферромагннт•
ных материалов (рве. 10 З)
Кривая оа, проходящая че•
рез начало коорд11нат, является основной кр11вой намаr•
ни 1 1нван1tя, она снимается при одностороннем намагн11-
ч1tоанин ненамаrннченноrо материала
Пр~ nитан11и катушки переменным током ферромаr•
интиыи магнитопровод вследствие наличия переменного
магнитного потока щ1клически, с частотоii тока, nepeмar•
1111чнвается по криво1t rнстереэиса, обуСJ1овле11ной нали•
чнем остаточного магнетизма (остаточной магннтной
нндукц1tи) В, и коэрцитнвноii (задерживающей) силы
Н, (рис. 10.3). В процессе циклического перемагничива
ния за несколько nолуnериодов переменного тока уста•
иавл11вается замкнутая симметричная петля гистерезиса.
Р11с. 10.3
На циклическое перемагничнвоиие магннтопрооода
затрачивается мощность, выделяемая в нем в внде тепло•
ты, которая относится к потерям мощности в магнита•
проводе.
Потерн мощ11осн1 в магнитопроводе Р. (потери мощ
ности в стали) включают в себя потери на гистерезис
Р, и потери от вихревых токов Р., наводимых n ременным
магнитным потоком в металле маrн11топроводз: Р. - =
=Р,+Р•.
Потери мощности на r11стерезнс, проп?рциональные
площади, ограниченноii стат11ческо11 11етле11 гистерезиса
(см. рис. 10.3), определяют по формуле
Р, - P,,fB~G,
где Р,, - удельные потер1t мощности на r11стереэ11с, f -
частота питающего тока; в.. -
амппнтуд11ое зна4ение
маrнит"ной 11 ндукц11н, G - масса магинтопровода
Под денств11 ем 11 зменяющеrосR во вре~1с1111 магннтноrо
потока о ма r юtтопроuоде 11 аоодRтся в11хревые тою,, вызы•
вающие дополtннельные потерн мошност11 11 uка~ыва
ющие размаrн 11ч110а1ошее деliствие на маr1штопровод
б
мad1-tюc1<.narod.ru
нональны площади, равной разност~
эти потери nponopц н~ческой II площадью статнческон
площадью д11на~
r,1ежАУ
{см р11с 10.З).
пет1111 г11стерез~~са от 8'11 хревых токов рассчитывают
Потерн мощности
по фор~1уле
_
•дельные потери мощности от вихревых токов.
где ;~;е / мощности в маrн11топрово,де Р•• выделяясь
р оты пр11 оодят к нагреву катушки нндуктив•
в внде теn111згн11;опровода что ведет к снижению КПД
НОСПI Н ~
..
'
соответстоуюш11х устро11ств.
для уменьwен11я потерь мощности на rистерез11с в
качестве матер11а11а для магнитопровода используются
ферромаrн 11тные металлы, имеющне узкую петлю rи стере
энса. Уменьwен11е потерь мощности на вихревые токи
достигается пр11мене1111ем для магнитопровода металлов
с большим удельным электрическим сопротивлением, это
достигается за счет повышенного содержания кремния в
мета,,ле . При этом магнитопровод набирается нз тонких
Э11ектрическ11 изошtрованных друг от друга пластин, что
способствует уменьшению наводимых в каждой пластине
вихревых токов, а следовательно, и снижению потерь
МОЩНОСТII ОТ ЭТИХ ТОКОВ.
Сннусонда11ьное напряжение и= Umsinwl, подводи•
мое к катушке с ферромагнитным магнитопроводом, ком•
пенсируется его составляющими в соответствии с урав•
неннем, записанным по второму закону Кирхгофа в комп•
лексной (векторной) форме:
й=Rlo+jXlo+Ef =Rlo+jXlo+Rolo+jXolo,
где Е - ЭДС, обуслов11енная основным магнитным пото
ком Ф; /о - ток катушки; R - активное сопротивление
проводов катушки; Х = wL - индуктивное сопротивле
ние катушки ((11 = 2nf, где f - частота питающего на
пряжения), обусловленное потоком рассеяния Ф0; Ro =
= P./fl - активное сопротивление, обусловленное поте
рями мощности в магнитопроводе; Хо - индуктивное соп
ротимение, обусломенное основным магнитным пото•
KOII Ф.
с:таНа основе полученного уравнения на рис. 10.4 пред•
~еиа схема замещения реапьноll катушки индуктив-
с 111rнитопроводом и учетом действия всех потерь
IIОЩНОСТн.
Пpellt6pera11 впняннем относ:нтепьно небопьшнх соп•
•
R
;.,L
О
(0Ф
Рис. IOA
Рис. 10.5
роп111пениi't R 11 Х капшки и потерями мощности в маг
нитопроводе, имеем И = Е и соответственно И= Е
=
= 4,44fwФ,..
Подводимое к катушке напряжение и= е = U,,,sin(o)/
в каждое м~новс11ис полностью компенсируется ЭДС,
обусловле11нои основным магнитным потоком катушки
индуктивности. Из полученного выражения следует, что
максимально_е значение магнитного потока катушки опре
деляется деиствующим значением синусоидального на
пряжения, подводимого к катушке, его частотой н числом
витков катушки:
и
Ф,. = 4,44/w = B"s.
Так как 11апряжение изменяется по синусоидальному
закону и= U,,,sintJJI н в данном случае и= е, т. е е =
= U ,, ,sinwl = Е ,,,sin(i)I и, следовательно ЭДС и напряже
ние имеют одинаковую начальную фазу, векторы (J н Е
на векторной диаграмме идеальной катушки без ферро
магюпного сердечника (рис. 10.5) совпадают по фазе.
Полная векторная диаграмма катушки индуктивности
с ферромагнитным магнитопроводом согласно уравнению
для подводимого напряжения приведена далее Здесь
ток 10 катушк11, опережающнй магнитный поток Ф на
угол а, разложен на активную составляющую!., совпада
ющую с ЭДС Е по фазе, 11 реактивную составляющую !,,
совпадающую по фазе с маrн11тным потоком.
ЭДС 1111дукцн11 е = ± dФ/df изменяется по с11нусо11•
дальному закону во времени, поэтому маrннтный поток_.
который ее создает, также должен быть синусоидально11
функцией времени 11, следовательно, его вектор при при
нятом направлен111t эдс• должен отставать от нее на
• ЭДС ни дукцик пр и со еп ад tи ни tt в замкнутом контуре с током
sаnне:ывается to знаком с-• При нJмененни ее направления - nротне
тока, что а да 1111ои cлy'lat nрн,~ято для ул.о6ства построtнни ве-кторноn
днаrрамиы, э11ак ЭДС нзме~tнется 11а с+,.
?
мad1-hac1&..narod.ru
ф Sin(wl _ л/2), что и показано на
11;"т е.Ф==
'"
yro,,
·:
•
рз>1ме рнс. 10.5 .
ескторнои д,~зr • • с 10 3 зависимость В( Н) является
Как_ сл~дует 113 Р~~;ель~~. будет нел11неiiной и завнсн
нелнне11но11, а следо
мость Ф{/о)- что пр•• сннусоидальном питающем на-
Это означ:ет,т е пр~• сннусоидзльноii эавIIс11мост11
пряжении и( ), ь ме~ду током катушки 11ндукт11в11осп1 н
Ф(I), 33811
1с 11п''0
10
тсо:о" ~о(Ф) также доJIжна бwть нею111ей
магннтt1ы.,
ной
10б
с учетом этого на р11с. . приведена зав11с11мость
тока io{I) пр11 с1111усо11дальном пнтающем 11апряжен111t
tp
1 0,Ф
Р11с. 10.6
(синусоидальном магнитном потоке), построение которой
ясно нз рисунка (в левой части приведена циклическая
кр11вая перемагн11ч11ванI1я - петля гистерезиса).
11з представ.~енных зависимостей видно, что ток 11
магнитный поток катушки досп1гают максимальных зна
чений одновременно, однако их нулевые значения не сов
падают по времени, ток достигает этого значения раньше,
чем магнитный поток, т. е. магнитный поток отстает по
фазе от тока катушки на гистерезисный угол c:t вслед•
ствие явлен11я гистерезиса
В соответстви11 с этим и с учетом активного и реак
тивного падеинit напряжений на рис. 10.7 представлена
векторная днаграмма реально11 каrушкн и11дукт11вност11.
Следовательно, при шпани11 синусоидальным напря•
жением ток в катушке с ферромагнитным сердечн11ком
искажает свою форму и является несинусоидальным во
времени. При наличии несинусоидальных токов для y n po•
щення рас'lетов обы•1 но переходят к эквивалентному сину•
соншьному току /,., имеющему одинаковое с соответст•
1у~ощи11 несинусоидальным током действующее значение
np11 ОАИнаковоА частоте и раэвнвающему одинаковую с
а
ip
Ркс 107
,р
Ркс 108
ним актив11ую мощ11ость при одинаковом значен 11 и коэф
фициента мощности
,.=✓-Н16dl=1,. - *.
cos 1р = P/Ulo = cos ер,,= P/UI, ..
Полное сопротивление катушки 1111дуктивиости с маг•
нитоnроводом при расчетах находят по закону Ома:
Z-= U / lo, Эквивалентное акт11внос сопротивление R"
катушки определяется np11 этом по значению активной
мощност11 Р, потребляемой катушкоi\, и ее току нлн по
значению потерь мощности в маrннтопроводе Р. н актнв•
ному соnрот11вленн R проводов катушки
R.. = Р/1! =Р,/1!+R,
Индуктивное эквивалентное сопротивление катушки
х.. = х + Хо= ✓z! - R!•. При этом индуктивность Ка •
тушки 1., = X/w = X/211.f
В соответстеии с законом полного тока для катушки
индуктивности, схема котороА представлена на р11с. 10 2,
маrн11тодвижущая сит
F""10w = Н1/1+H,t,+Hsls +Н,6,
rде Н,, Н,, Нз_ напряженности магнитного по11я на
участках магнитопровода длиной 1,, lr, ls, Н, - напря•
женность поля в воздушном зазоре, 6 - ае11нчнна воз•
душ ноrо зазора
В общем в1,де
low""' ±Н,1, + Н,6.
·-·
мadt--hoc:k.norod.ru
,м.:iII1t<'. что В= fLH. а Ф = 8s, попу.
Прнн11\1ПЯ 00 8111 . 3 ,л,,сать относ11тельно магнит-
женне можно .,
..
чен11ое выра
.
она Ома для мзгн1пно11 цепи:
ноrо потока 8 о11де зак
R _ магнитное сопротивле1111е мзrнитноii цепн; 1<, -
rде • проннцаемость, соответствующая нзпряженно
иаr1111тная ого лоllя н. участка мзгrнrтопрооода дли
стн магннтн
ной/,; so _ ссченне магн11топровода о воздушном зазоре.
Маrн1tтная проннцземость матер11ала магнитопровода
несонэмернмо 601Iьше магнитной проницаемости воздуш.
1tого зазора (1, ;)> !'о), поэтому со<:тавляющая б/μоsо
ямяется на11большей, опредепяющ;н маr111пное сопро•
т11вле11не маrннтной uепн. велич11но11.
.
Вследствие этого пр11 появлении в маrн11тно11 цепи
воздушного зазора значительно уоел11ч11вается ее магнит
ное сопротнвление. что в соответств1111 с пр11веде11н1,Iм
ранее выражением должно пр11вест11 к уменьшению маr•
ннтного потока Од11ако этого не про11сход11т, так как
пр11 11ензменном питающем 'Напряжении U = Е
=
= 4,44fwФ,, = const магнитный nоток до;Iжен остав~ться
неизменным эа счет возрастании магннтодвижущеи сн•
лы F, а с;1едовательно, воэрастання тока катушки индук
тивносп1 ДО 3H3ЧCIIIIR. при котором сохраняется ПОСТОЯII•
ство отношения F/R. в выражении для магннтноrо
потока Ф.
Катушк11 нндуктнвноспt с маrнитопроводом, имеющим
регулируемый воздушный зазор (дроссели), используют
ся в качестве регулируемых сопротивлений в цепях пере
менного тока. Это связано с тем, что с увелнчением воз
Ауwноrо зазора при неизменном действующем напряже•
нии магнитное сопротивление ма I itитопровода и ток дрос•
селя возрастают за счет уменьшения полного сопротио•
~ения катушки вследствие уменьшения ее реактивного
сопротивления в результате уменьшения индуктивности.
Характер нзменення индуктивности и тока катушки с
амененнем воэдуwноrо зазора в цепи магнитопровода
аокuан на рис. 10.8 . Путем изменения величины воздуш
llОFО ааэора в магнитопроводе можно регулировать ток
uтуаакв индуктивности (дросселя) при включении ее в
... аеремеиноrо
тока nри неизменном подводимом на
., .... .,
Задания по pa6ore
1. Проиэвест,1 экспер11мента11ы1ые исследоuаI1ин ка
тушкн 111щукп1в11ост11 с ферромагнитным сердеч1111ком с
реrул11руемим ооздущII~Iм зазором пр11 пн1а1111н от источ
ника постояIшого 11 переме1111оrо напряже1111 й .
2. По экспериментальным данным пос-rронть вольт
амперные харакн:рнстики 11 зависимости тока от ооэдуш•
ноrо зазора магнитопровода и рассч1пать параметры
катушки и11дукт11вности.
3. Составить краткие выводы по работе.
Методические указания по выполнению работы
1. Ознакомиться с приборами и оборудованием, нс
пользуемым при выполнении исследоsаний. Занести в от•
чет по лабораторной работе технические данные иссле
дуемой катушки 11ндуктивностн с ферромаrниткым сер•
дечником.
2. Снять вольт-амперные характернст11к11 катушки 11к
дуктивности при трех различных воздуш11ых зазорах маr•
нитоnровода (б = О; 3 и 5 мм) и питании ее ()Т источника
постоянного напряжения:
а) собрать по монтажной схеме рис. 10.9 э11ектриче•
~
~ ~~ ;:r:~iPV
~>-,L------~2~Y
Рис. 10.9
скую цепь и подКJ1ю•1нть ее к регулируемому источнику
ПIIТЗНИЯ постоянным током;
б) установить зада,~ныi\ воздушный зазор магнито
провода и изменяя напряжение на входе uепн от нуле•
воrо знач~ння до значения, при котором ток 8 катушке
станет равним 11ом1111альному, записать измеренные зна
чения тока и напряжения в табл. 10.1;
в) снизить питающее напряжение на катушке индук•
тивностн до нуля во нзбежание межв1пкового замыка
ния отключ11ть катушку от »сточника постоянного на
пря~ения 11 размаr1111т11ть магнитопровод. ся вклю
Размаrннчнван11е магнитопровода nров:::.~ое наnря:
чен11ем катушки на регулируемое сииусонд
IJ
мad1-haclc..narod.ru
ТАOllНЦа10I
Howtpa HJ'4fptннA
-
!IIJ11tfp•tt111-. , t 1 tJtM•
-
5011,~мwА W tf\ tдмнмuw
Jjc,WC'·
s,3rJP, .. "'
чн11 м'1wrрrнм•
1
2
з
-
р•
4
6
OII"·
,..
-
-
и.в
о
-
1
/1, u,\
-
и.в
2
э
,•. м~
и.в
3
5
j/0, иА
женне. значе1111е которого необход11мо плавно 11зме11ять
от нулевого 110 номинального II обрат110, несколько раз.
Перед операцией раз.чагничивания маrн~1топровода ка
тушки необходимо отключить во.льт.четр и зашунтиро
вать ампер.четр, используемые при 11змерен1111 напряже
ння II тока катушки. С11нусо11дальное напряжение np11
этом контро,шр)·ется по во,1ыметру нсточннка регу.1нруе
моrо переменного напряжения.
З. Снять во.1ы-амперные характерист11к11 каТ)'ШКИ нн
дукт11вност11 прн других, указанных в п. 2, воздушных
зазорах &1аrю1топровода катушки, поJJученные реэулыа•
ты занест11 в таб.,. 10.1
4. Снять волы-амперные характеристики катушки с
ферромагнитным сердечником для трех эначениii воэдуш•
кого зазора магнитопровода (6 = О; 3 и 5 мм) при пита·
нии от источника переменного напряжения:
чес:)юсобрать по монтажной схеме рис. J0.1 О злектри•
с У цепь 11 по:1ключить ее к регулируемому источнику
н::Ус:н~ыюrо напряжения; иэмереиия тока, наnряже•
ребляемоli катушкой мощности произвести с
РА
PIIC. 10.10
помощью цифрового амnс
и ваттметра 11эмср1tте~~ьнормстр.,, u 11 фpoвoru nол~.тметрd
6) уста11ов11ть JaAaнll:i~ ::~ллекта К505;
провода катушю1 11 nла
3 душщ,1й з~зор маr,нт,
•
uио 1Iэменяя
зажимах, nрнмерно через 50 В
наnряже11ие иа ее
вышающеrо номнна;~ьное 113 f;~1ля,; до э11аче,111я, лре
нальное напряжен11е 220 В
5 %, вкл~оч~я 1юми
иэмер11те11ьных приборов Oт~б;аnllс,пь показания всех
рения 11роювесг11 для двух • 10-2
-
Аналог11ч111,1е 11)ме•
зазора маг11итоп11овода 11 заnдрсуrих эначен11й ~оздуш1юго
11 ать 11х в табл 10.2.
Тuблhца IQ 2
Номера Во)ду11111wМ Иэчернсwыr :111&че11 и"
оnытоа
эаэор, 1'1"4
11t,1ИЧНН И Н( fДIIHIЩbl
Hu,нpit ,,)мсf1с111о\
M)MtptHIII~
1
-~
23◄$67
и,в
1
о
/о, мА
Р, Вт
и.в
2
3
/о, мА
Р, Вт
и,в
з
5
/о. мА
Р. Вт
1
5. Получить кривую тока катушки с маr1111топроводо1,1
на экране осци11лоrрафа прн n11та111н1 ее с11нусонда11ы1ым
напряжением, включив в цепь тока соотаетстауюuщА
wуит. Зар11соnать на КJ1tьку осц11ллограммы rока при
трех э11ачен11ях наnряжен11я на зажимах катушю1
6. Обработка ре3у;Iьтатов нзмерен11й:
а) по резу11ыатам юмереииr1 п. 2. З 11 4 постро11т1.,
ВОJl~т•амперные харакrер1,ст11к11 U(/0) пр11 различных
воздушных зазорах маrшпопровода кnтушкн;
б) по резу:н,тан1 м нJмерсниn л. 2 рnсс1111тать conpo
т11u11енне провода катушки прн различных эначеннях воз
душ ноrо зазора в магннтоnроuоде 11 сдел ат~, соответст
вующне выоод1,I, 110 реэупьтuтам расчетов,
о) 110 резу;Iы о там 11эмсрс1шn п 4 110стронть эnвнсн
мad1-haclc..narod.ru
кarv1.1iкll от воздушного зазора мarн11тoripono.
мо.:rь тока ' .·
110м напряже1111н н.~ эажнмах катушк,,
да прн 1ющ1на.1ь
1.
,
/(6)np11U=U,•• = cons '
т е. о ез .,,ьтзтам нзмерениi! п. 4 рассчитать полное
r) по р ) riJT}'UJКII nри НОМ1iН3ЛЬНОМ напряжен11и И
соnрот11ме~н~еоздушных зазорах магн1поnровода: по.
рзз.~,:'::~~в11с11,1ость Z(/o) nрн U = и••• = const;
стро по ззда,тым преподавателем значениям воэдущ.
д) ор• 8 маг1111топроводе II напряжеt111лм рассчи.
ного заз у
•
тать параметры схемы эамещен1т н эквнвалентную
11ндукт11 вность катушки.
Конrрол011ыt 11опросы
1. Об1>ясиите 11азначеиие маrинтопровода катушки нндуктиы,осrн ,
2. Поясннте 8.,ня1111е маrннтоnрооода на значение ,1ндуктнвнос:тн
катушки.
з. Как нзме11нтся вольт-аNnериая характеристика катушки ннаук-
тнвностн nptt увмнченнн воздушного зазора маrннтопроаода прн nнта.
мнн от сети постоянного II от сетн nеременноrо тока?
4. Укажите, как изменится аольт-а,.,nериая характеристика ка
тушl'н нндуктнвностн "Р" увмнченнн частоты питающего наnряження.
5 Поясните влияние сечею1я магнитопровода на значение нндук•
rквностн KST)'WKH.
6. У,ажнте nрнчнну изготовления иагнитоnровода катушки нндук
тнаностн нз оце..,•ных юопнрованных друr от друrа листов электро•
тtхкичtс:коА стали.
7. В како11 с.пучае применяется cnnowнoA маrннтопрооод катушки
ltHAykTHBHOCTH?
8. Поясните стру,туру потерь мощности катушки нндуктнвностн
nрн питании постоянным и ntре111енныи токаин.
9. 061,ясннте причину искажения сннусондапьноА формы тока np11
nнтаннн катушки нндуктнвностн синусоидальным напряжеинем
10. Приведите формулы для оnредепення nараиетров схемы заме,
шенм• катуwкн нндуктнвностн с wаrннтоnроводом .
Лабораторная работа 11
Однофазный магнитный усилитель
Цепь ра6оты. Оз
арннциnом работы ма накомлеине с устроikrвом и
амперных характе ис:,~:тноrо усилителя, снятие вольт•
аrинтноrо усилиiелR и характеристики управJ1е11ия
.аеа11я.
• определение коэффнuнента
усн·
Ос11овнwе теоретические no11oжeJ1uR
В рацнчиых областях
-~."•ходят применение
,.,. . ._ усилители.
электротехники в настоящее
уnрамяемые дроссели и маг•
Управлясмыl't д
представляет собоl\ катуwк
11ндуктивностн с магн11
проводом (сердечник м
характеризующуюся нер
меttl н.ац индуктивным соп
ротивлением обусловлсt
Рис111
ным подмаr11и•1нва1ш м ф
ромагнит1101 о серд~ч,111
постоянным токnм. Так же как и катушка иидукп,вност
с м аг1111то.проводом, управляемый дроссель вследсто 1
нелнней11011 зависимости между магнитным потоком 11 то
ком имеет нел1111ей11ую эависнмосп, между 11ндуктнв
иостью и током L(/), а следовательно, между нндуктнв
ным сопротнвле1111ем и током кату~;.ки XL{/) Вследст1111
этого 1 ок в рабочей обмотке дроссе.11я представляется
оозмож11ым изменять путем нэменен,•я маrн11т110 рон
uаемости ферромаrн,1тного материала магнитопровода
подвергая его од11оuремен11ому воэде!\ствию переменно
к nостон11ной маг11итод11ижущих сил
В дросселях с подмагничиванне (рнс , 1 1) пос-тоя
ная маrнитvдвнжущая сила tоэдается постоян111.1 1 ток
подмап111ч11ва1111н в виrкuх w, • его обмотки управлени
расположенной на том же сердечнике что II основна
рабочая - обмотка ш,
Пр11 измене111111 значения постоянного тока 11, обм
юt управления изменяется магнитное состоя11не серд
ника дросселя, а следовательно, значение 11ндуктив ост
рабочей обмотки и тока I, D ней На рис 11 2 приве и
крнвая намаrн11ч11ва1111я В(Н) для дросселя при ycnon
пренебрежения поток и рас еян11 н потерями ~ о
ст11 в ферромаr1111п1ом с рдечннке Пр I ею ен
•1е11ш1 перемс1шоi! состаол ющей ча нитно
в_ магнитного поля п с яе оI зI чен11
11oro к рабоч I обмо др
Ре1
женин U, с роrтом постоя1111
вляю
IIHTI\Oil 1111дукц1 t DO р ста
Н(t)оедет
у
сти ~1 ферром ГI IITII го
такккμ
/НЭтп
ст1р60111омо
•11,010 сеч 111 1/
pдCЧIIIIK ) , Н 1дук
е1
П ,,.,,.u,~~"
мod1-hac:k.norodru
1,
t,HN 11
,tz
HN при!~
Рис 112
11
о
lp
Р11с. 11.3
U(l) дросселя с подмаг 1шч11ва.
ампернЫJ1 xapaктepllCТltK3311~х значениях тока nодмагнн-
н11ем получен11ы., при Р
с 11 3 1\з р11сунка еле.
'
! представле11ы на рн •
·
·
ч110n1111я 1•Р•
нпоженном к рабочей обмотке
дует, что прн задзннннно~с•уп~~нченнем небо-1ьшого по зна-
дроссел~, напряже
б•б
ченню тока подмагн11ч11ван11я ток в ра очеи о мотке
дросселя значительно возрастает. Такнм образом, при
nо,111аrннчнващ111 11агн11топровода дросселя постоянным
током вследствне 11эменения его магннтного состояния
уменьшается 11ндуктнвность рабочей обмотки II воз•
растает ток дросселя.
.
При этом при включении в цепь рабочеи обмотки ПО•
требнтеля эле~--троэнергни (нагрузки) с сопротивлением
R, лрн нез11ачите.1ьных затратах мощности в цепи обмот•
кн уnравпен11я, обусповмнной током lrnp дросселя с под•
маrиичнваннем, представляется возможным управлять
1начнтепьной мощностью потребителя электроэнергии с
рабочик током !,, что следует нз характеристики управ•
t111111a 1,(1,) (рис. 11 4) дросселя. Вследствие того что 1111 •
нос:ть рабочей о6моткн дросселя зависит только от
значения nодмагничнвающеrо тока и не
or его nопярностн, характеристика управления
) АJ)оссепя l,(11••1 оказывается снмметрнчноll
о осн ордниат (рис. 11 .4).
)'llравлення 1,. , •
О индуктивное сопротнв•
обмотки имеет максимальное, а ток в нell
начеnне 1,. . След ует заметить, что на в ИА
уnрв...енн11 дросселя влияет также на•
.,._•енное к рабочеll обмотке, материu
сердечника II соотнош~нне чи л
в11тков рабочен обмuтк11 ,, оам,,т
кн унравлення дросселя
Схема nростейwего управпие•
моrо дросселя (см. рнс 11.1) ока
з1.1в.~е_тся малопригодной дм1 ш11
рокого прнмене11ни, так как о <J(\
~отке у11рJвле11ия с бо11ьшнм о,~
ом виткоа наводится з11ач11тtль
ная переменная ЭДС всмдств11t:
Р•с. 11.4
прямой трансформаторной свизн
"
между рабочей обмоткой 11 uбмот
кон у11равлен11я. К.роме того перемен~~ыи"
•
.
•
ток в цеп11 на
rрузю1 дросселя существе11но искажает свою фор
Поэтому прн созданнн магнитных усил~ ..
му.
tтелеи иснuльзу•
ются конструкции. о~нованные на двух О-образных
сердечниках (рнс. 11 ..>, а) или на одном Ш-обμаз~~ом
серде•1н11ке (рис. 11.5 , б), лишенные указанных недосrnт
ков.
В связи с тем что с помощью уr1равлnемого дросселя
с подмаrинчнванием можно, затрачивая незначнте.,1 ы,ую
мощность в uenн упраоления, уnранлян, зна'lите11ыюй
мощностью в рабочей це1111, представляется возможныц
использовать его в качестве усишпе.~ей тока, напряже•
н11я 11 мощностн. Усншпелн, действие которых or11oвJ110
11а том же пр11нц11nе, что II дросселей с подмаr1111411ван11ем,
являются МЗГНIIТНЫМН ус11л11телям11
С учетом этого к простейwиц магнитным ус111111те11ям
мож110 отнести управляемый дроссель (см рнс. 11 1).
Однако нз-за существенных недостатков (nрямзя трuнс
форматорнаn связь входной 11 выходной цепей, знач11-
тельные 11с1<аже1111я формы в1.1ход11ого тока) эта схема
ш11рокоrо прuктического применения в качестве ус11л11те
ли н~ получ11J1а, Поэ1ому в о~нову магнитных yc11J111renen
на практике положены схемы, пр1·оеден11ые на рис 11 5
Включение рабоче/\ обмurю1 11 обмоткн упраоле111111
пр11 вы1ю1111е111111 мurн1m101·0 ус111111теля по схеме рнс 11 5, а
nро11энод11тся с такнм расчетом, чтобы ntpc!>!e11нa11 н
пос rоя11ная составллющ11е маг1111т11оrо потока в од11ом 11з
сfрде•11111ков сов11nда;111 110 напрnвле ·ню, 11 n дру,о 1 11 1
ли 11ро 1 11110110,ожное нu11равле1111с Пр11 зтом фоrма тока
в ребо~11х uбмоrкnх улучшается, так как в это~1 СJ1уч
nepe!.leн11 .in ЭДС II обмотке постояr 11oro тока 11е б д т
11а11од11, ьс11 А11,1 оr11ч110 nроисхо 111т у , р,ш 1111 отмt
иuх IICДOC rDTKQD II лри II ПO/lbJulJ31111 1 Х MLI
11
мad1-haclc..narod.ru
+
й)
5)
Р11с. 11.5
"
соответсто1111 с наэ11аче-
у маrн11т11ых ус~1л11тсле11п:Стоянноrо тока: уnравле-
::::мс~~:~:1~;;~'°1~ о~р~~~~~ связи. Как ламповые II полу-
про~о~никовые уснлитет1, маr11итные ус11л11 rел11 харакrе
р11эуютс11 коэфф1щ11ентаыи ус11лен11я по току, напряже
НJtю 11 MOЩHOCTII:
К1 = М,/Ы1,р; K,J = дUр/ЛV,., 11 К,= дР,/ЛРуnр,
где Л/,, дU, 11 1Р, - измене1111я тока, напряжения и
мощности в рабочей цепи маrн11тноrо усилителя, соответ
ствующие юме11е11ию тока управле1II1я на зна•1е1111е
Ы,., при 11эменешш 11аnряже1111я управлси11я на дUynp•
Значения дV,., 11 ЛР,,, ыоrут быть выражены •Iерсэ
изменение токn улравлен11я: ли,.,== Лt,.,R,.P II ЛР,., =
= дl,.,аи,.,, где R,,, -
сопрот11вле111tе цепи управлення.
Для увеличения коэфф11uне11тов ус11ле11ня мnr111п1I1о1е
усилители обычно выполняются с полож11телы1ым11 об•
ратными 11неwн11м11 нл11 виутрен11им11 сnnзнми. На1160J1ь•
шее nрнмене1111с получили маr11ит11ые усил11тел11 с в11ут•
Р181111111и обратными сояэямн, в которых о качсстuе об·
:11Оr11и обратной сояз11 используется рабочая обмотка.
при од11ой н той же выходной мощности 011н
lолее прост~ коиструктнв11ое 11сполне1111е, меиь
Рtnы 11 1о1ассу.
че
пе
,y-
re-
~e-
и
.Т•
не
м
сз
"1е
11
IJ
и.,,,Р
Рис 11G
На р11с~ 11 6 щ111ведена схема маrннтноrо ус11п11теля с
в11утре1111еи 11олож11тельноli обратно I связью (с самопод
ма1·н11ч11011н11ем)
В э1 ой схеме в непь рабочей обмотю1 усилители окпю
чены полупровод1111ковые д11од1,1 \1д1 11 Vд2, вследстви
чего 110 кuждоil полов11н рабоче11 обмотки поочередно
протекают подмагш1ч11uающне токи обратиоll связ11 /ос,
пропорщюнальныс току нагрузки
Пользунсь характсрнст11кои управления (см рис 11 4)
для MЭПIIIТIIOГO ус111111теля без обрат11ой СВ11311, ток на
rрузкн можно зап11сать в следующем виде. /, = 1,-=
-= /ро + K1l,.,
Так как ток нагрузкн /, = /,0 npll токе управлею1я
1,., = О OTIIOCIIП'ЛbHO мал, им можно пренебрс ь н СЧН·
тать, что /, = J, = К111.,
11з этоI·0 выра;I:ен11я можно определ11ть коэффнu11ент
ус11ле1111я по току уснлителп без обратноll связи· К1 =
-
,.;,,., = 1,/!,.
Предстао11яя прнведенный к ч11слу витков обмотки yn•
рао.1е111111 ток обратной сопэн 1:,,,.. f3"I, через ток наrруз•
ю1 '• н коэффIщ11с11т uemt oбrnтнoli сояз11 13.,, можно за•
п11сать оыраже1II1 для коэффtщнентn уснл Jlltn 110 току
иаr11111ноrо ус11л11теля с попожнтелы1оn обрnтноn связью
(так же· как для ламповых 11 полупровод1111ковых уснли•
телеtt):
К.. = К.1/( 1- К1/1.с)
Из з1 010 выраже1111я следует, что про11эведе1111е 1'i1/l.c в
IQ
мod1-hack.norod.ru
ол~,но быт~,
фОР"УМ , ~
11111 utJ, 1111зче
,..е11ьu1е ,д·амооозб,•жде·
~оэможно с лpll • .этом
нI1Р. у.:11 ,,нтел~, / дом~;на
Я/1 =J-'O(li
пряма °' к
·че 11зча,,ь•
лроходнть Р) . ст1Iю1
харз~терн
ной частн •
• связн
1 ) без обрзтI1011
/,( ,,,
11 7) Грзфнческос
t'
r.•f
1
Рис
(рис. е характерI1сп1-
лостроснн
гн11тIIоrо
к1I vnравлен~ся мз
обратной связи локаза1IO на
,
pii введе11I111
)'CIIЛl!TCJIH П
рнс. 11,7 .
сnн прнмсняются в снстемах аото.
Магн~тны\ У~:~~~~."я, для нэмер1пельных комплексоо,
матич~~~о~~х~1iческ11\ устройствах, требующ11х высоко!\
8 дру
н•чнтсльной долrовечностн. Маг1111т11ь~е
надеж11ости и з u
б
однако хаnактернзvются относительно оль,
ус11лителн,
•
•·
•
тб
шoii инерuнонностью 11з-за влияния_ 1111дук111внос н о МО·
ток уnравлення 11 обмоток обратнон связи,
Введенне полож11тель11оi1 обратной связи вызывает
увеличенне нзчалыrого тока I,o нагрузки при отсутствии
управляющего тока. При этом характернстнка управ
ления маг1штноrо ус111111те,1я становится резко несиммет
ричной, крутизна ее возрастает по сравнению с то!! же
характер11стнкой без обратной связи.
Рассмотренные магнитные (дроссельные) усилители
н~1еют общий, ограннчнеающнй область их применения,
недостаток. Они не позво.1яют менять фазы выход11ого
тока прн изменении фазы тока управления. Поэтому
дроссельные магнитные усилители в настоящее время
применяются главнь~м образом для нереверснрованной
нагрузки, в частности, нагревательных и осветительных
приборов и др. При необходимости обеспечения возмож·
:юсти изменения фазы выходного сигнала лрименяЮ'l'СА
дифференuиальнь~е схемы включения дроссельных и двух·
тактных магнитных усилителей.
Задание по работе
1. Оэнакомиты:я с ко
IIOJ'O ус:иnитеп11 и с Аиструкцие!I одиофазноrо маrннт·
•
,.__
хеио ero ВКЛ1Очеиия
а. '-"11Т" и построить
11
•
к
семе ство вольт-амперных ха•
nрн раэпнчных токах управления маrннтноrо
3. Снять и I1остро11н, хnрактернст11ки управ
,1
I\HTIIOГO } снn~нс,111 без обратно~ CIIR31\ И маr,111111
л11rелR с 011утрс11н.сн обратной сuю1 ю
4. Сост ,1в11ть крuткне выводы по работе
Метод11ческие указа11u11 r,o pa6ore
1. Ознаком,111,ся с устроliстnом и схемам11 включ 1111
магнитного усн111неля т11nа TYM•l5 . Записать в 01'tC по
лабораторноl\ работе 11ом11нn11ьные данные маг11нтноrо
усилителя:
T11n уснлнтолн
ТУМ IS
НоwннаАьное наnркженне n11т1нин рабочи-. обмоток.
О.
127
1\омнн1льны1·1 тuн ребо ••• обмоток, А
ОбS
Номннел~ныit ток обмuт,н уnрам•нни. wA
(,5
Ноw11наАьная частота н1nряжtнни, Г11
50
Соnротнм•••• наrруэкн, О"
.
\SO
Conporн1лt11нt обмотки у11равл,11ня 011
43
2. Снять вольт-ампер11ые характернст11ю1 ма 111н11оrо
уснл11теля И(/,) пр1I 11. ,
-
const np11 работе его II режиме
Аросселя с nодмагничиоаннем:
а) собрать электрическую цепь, прн1щнпнальиая схе
ма которой показана на рнс 11 8, а мо11та к11nя схема -
на р11с. 11 9;
РА1
..
С)
...
...
1
PV,
,,
,,
::,
l
11!1
г--------,
Np
NVhp
Np
L-------J
Р11с 11 8
//!/
РА ,-----; - -;,l
PV1
i~::
~=:=:: -" ~~c. _ _r, ~
!,. __..!
Р1,с 11 9
мad1-hack.norod.ru
напряжение и записать показа.
6) вк..1юч11rь ц~пь под тока 11 напряже1111я 11а рабоч11х
6 8 JIJ"''r ~1111e
111,я пrн оро ,
,фровым~t амперметром II вольт.
обмотках пронJВОдllтся ц~1 нзпряже1111я в обмотках под.
метром. ш;iepcнiic тока ~ -
управпе1111я) - м1111лнампер-
,л (06мотка.-
мзг1111ч11ВЗtll
е ром расположенным на рабо-
метром н ,111лл11во.1ьтм т •
чей па11ел11 стеt~да, ..
0
обмотке подмаг1шч111Jа1111я рав
в) уста11ов11ть ток
ным ном 11 на.1ыiО,\1}' !,,, = !,,,,_,.,
U на ра60•111х обмо·r-
г) п~авно 11 ~мсння напряжение
,~ть пока~аш~я ncex прнборов 11р11 разJ11tчных зна-
ках, С1 . ап1I rJбUЧltX обмоток маг1111rного ус11л11-
чен11нх нн,~ в ц,
теля 11 ЗJIICCТII IIX в таб.1 11.1,
Таблнца 11.1
't•,· '4,\
1
lloi,etp.1 10,-серrннН
!1
2
з
4
5
б
7
'··· = 6,5
/ив
1
"
11,.А:
Прш1ечания I Тui,; 11 НJnряж~нне в цепн рабочих обмоток в npo-
цecct проведения опытов 11е до.'1жны превышать Н."< 11омн11алы1ых э11а
чtюн1. 2 Отмючеt111е цt·nt"i1 источннкое nнтання 11ео6ход11мо пронэео
днть после сн•1.н,,:е1111я напря,..;,е1111я до н~ля.
д) повторнть опыт при токах подмагн11чнвания !упр =
= 0,51,., ••• 11 !,,, = О.
3. Снять характеристику управления I,(I,.,) магнит
ного усилителя
а) произвести изменения в монтажной схеме рис. 11.9
согласно схеме рис. 11. 1О;
б) установ1пь ток в.обмотке управления, иапряже11ие
и ток на входе рабоче11 цепи усилителя равными номи
нальным 11х зна•1е1Iням;
vд,
flн
vд,
1.,., •
в) юменяя ток о 06м111 ке
,-+ -, -._ .,
уnраuленш1 от HOM\11\ill\LHUIU
____.J
значения де, нуля (чере, 1 мА),
и,,р зап11сать показания ucex II1н1
боров u табл. 11 2 В rIр,щессе
оп1.1та не юменян co1Ipurнu1Ie-
-
нне нагрузки II по11Де[>ж1t11а 11,
не11зме11нь1м uхu:нн.>е 11;~11ряже•
нне рабочеi, цсrI11,
Г) (Hll'!ltlb до 11улн 11а11р>1·
женнн на pa6u•1eii 11 управляюшеit обмотках 11 01к11~.,,1 ,11 1,
ОТ Ct:Tlt НС10ЧННК11 ПltтallltЯ
4. Собрат 1, маr н11т111.1it усилнте,Iь с самоподм.trIн1,I11.
ваннем, щн11щ11п11алы1ая схема которого прнuедена на
рIIс 11 11, в соответствнн с рнс 11 12
5. Снять хара1пер11сн1ку управления !,(/,,,) ма1II11т
1юrо ус11;I1пе11я с самоподмаrн11чнван11ем, т е уо1,1Iпеля
с внутренней обратной связью, по методнке, юложен-
11ой в п 3. Результаты нзмере11нй записать ·в та6,1 11 2
6 О6ра6отк;1 результатов измереf11tй
а) по результатам измерений п. 2 110счю11ть в oд1to1i
с и стеме координат волuт-амперные характеристнкн усн•
шпелп пр11 разл11ч11ых значен11ях 1оков подмаг1111•111uа1111я,
б) по результатам измерений 11. З nостро1нь харак-
тер11сп1ку упр.;вле1111я /р(/1,р) и опрtделить по нei't ко,ф
фиц11енты усиле1111я тока, наnрпже1I11я и мощ11ост11,
в) rю резудьтатам 113мерениi't 11. 5 nостршпь х~ракrе
ристI1ку упраоJIен11я /р(/,,р) 11 u11рt:дел11ть коэффн1111с111и
усIIления тока, нап ряжения и мощности маr1111н1010
ус11л1пеJIЯ с са м оподмаr1111чив ан11ем.
Таблнuа 112
H owt.
Рабочая utn~
Цtnь уnр1111t11нм
pl М1
. . tpet-
н~11рмжt
rок на• IWOШHOCTI> нanpRЖt· то• yn
wuw
нн~
н апрмжt-
IIHt на
1111е на
Гp)')liCH ~ •rpy3,01 ннt HI р11мнм• kO<n.
tllOAC
•• 11a rpy1мt
1,. А
Р. Вт обмоткt 1,.,, А ро-:
""
и,в и•. в
7np11nt ,
нм• и~~,,
в
1
2
--
...
мad1-hac~.narod.ru
Р11с 11.12
л·онтрrмьныt вопросы
1. Объисннп:, 0 чем состо,п отл~Р-1не дросселя с nодмаrннчнв-а»не"
от катушкн нн.nуктнвносrн с ферромаrннтны.м серде,1ннком.
2 Пояt:тrте ~-.ак включаются рабочне обмотю1 дроссе.пя с noд~1ar.
,~ичнв~ннеw , нмt'ющего трехстержневоit иаrннтопровоА для у~ра11сн11n
eoJwoжнocтtt ,rэве.11сн11я ЭДС в обмоrке управ.пения.
э Прнее.анте выражение для нндуктноllОС'ТН катушк11 с ферро
маr11н-тным сердс\!н11ком .
4. Hapt1<)·irre семеиство вапьт-амnерных характеристик уn равляе
..оrQ
дроссеJН\ с nuд'8tаrннчноаннем.
5. ~·каJ+.ите о6лас:ть прнч-енення магкктных уснпнте.пеН.
6. Д.э~те nnpe,'\eлN1,1e коэффнц11ентов усипенкR f.taп1 нrнoro уснли
телR по ти:у, 11эпряжению и мощнос-rн.
7. Как 11эме111,тся характерНС'ТНКа ус11ntн11я маrннтноrо уснлнтv~n
с -умс:ньшЕ!t1н~w рабочего ttаnряження?
8. Объяс•нте, nоче"у характеристика уnравмю, я др оссел ы,оrо
wartн1тнoro ус11люе11я симметрична относительно осн орди н ат
9, ~'каж,пе, какие обратные связи из.w.л11 nрнмененне ~ маrннт"
нык: ус,1лнте1н1х.
10. Объясннте в.анянне nоложнтельноit обратно~ связ 11 11а усклн
тt..пьные свойст&а магн:кп1оrо ус1tлителя.
Лабораторная работа 12
Однофазныil трансформатор
U ель рабо т ы. Ознакомленu"
~g==~==о~~:фб~;~~:арактернстнкамн и
трансформаторов.
с усrроli ством,
методами 11 cCJ1c ·
Основные теоретические положения
форматор - статичес А
DJ)еднаэиаче 11 АЛя nркиб электромагнитиыll вп
ео раэоваиня переменного
то~-;11 -~д1ю1 о 1~а11rнжt1111н о 11срсмен 11 ш1 ток дpyioru 1
нрнжо11ш тuн же часrон,1 11•а11сформu·1ор сос1щ1т •
с·1 ол1,11оr~ (Срдсч1!11ка, cor,pa1111oro 113 llJIIКII)( ,н~оо
э11ск1ро11: хн11,1ес1<011 с1ал11, 1av. же как II катушка,t 111111
т1111ност11 с ферромаr1111111ым сердсч1111 ком ,iзu
у
'
лнpollPIIIIIA
друг UT друrа С ЦСЛl,Ю CllltX,CIIИH потер~, MOЩIIUCIII t о
r11стерез11с 11 1н1хrеuые ток11,
!\а сср~сч111н;с од11офа~оuого тра11сфuрматора (рнс 12 1)
11 nростс~нuем случае rас11оложе111.1 дв~ о6..,uткt!,
uш1ол11е1111ыс 11з 11зол11рова1111оrо 11ро11ода К перuнч~щi\ об
ф
i,
11,
г-------,
1
1
"1 i,
й,! i,i
w,
Wz
, i, itil
R,
Rl
r,
1,1
1
к,
1 _________J
.,
Рис. 12 1
мотке nод11од1пся n11тзющее напряже1111е И,. Со 1норнч
ной его обмотю1 с1111маеня щ1n1JЯЖе1111с И2 , которое нод•
вод1пся к потреб11тс11ю э11ектр11ческоr~ знерrни.
Во м11ог11х с11учаr1х трансформатор 11меет 11е од11у, а 1111с
и1111 неско111,ко r.тор11ч11ых обмоток, к каждой нз которых
подключается свой r1отрсб1tтелu электроэнергю1
Псрсме11ш,1й ток, r1poxoдR 110 виткам 11ер1111ч11011 обыот
к11 трансформатора, возбу>t,дае1 о ссрдеч1111ке магш1тоr~ро
вода переменный маг11111 ншi поток Ф Измс11янсь 110 вре•
ме11t1 по с1111усондз111,11ому закону Ф = Ф" s1n wl, 11от 110•
ток 11ро1111зывает оитк11 как 11epв11ч11urt, так и отор11ч1юi\
обмоток тр<1нсформа·rора. Прн этом о соотиетс101111 с зако•
ном элrюромаг1111тно1i 1111дукц1111 о обмотках будут наво
д1пьс11 ЭДС, мr 11оос11нuе э1111чен11я которых соответс111е11•
110 д11н 111:рвнч1юй н nторнчнон обмоток мож110 311nнсать в
следук,щсм 111щс.
е,= w1~= Е ,., s1n(wl -r- n/2),
е2= u,2
~- Е .,, ~in(wl + n/2),
мad1-haclci.narod.ru
• _ чнсло е11тков пер·
rде W1 11 w. нчноii обмоток транс• 11,
8 нчно~l " втор
Е•_
амnл11·
OPJ•Е111
"·
формат • •• ЭДС 8 nерв11ч•
Т)'дные з11аче1тn
ноi\ " втор11чной обмотках
.
llз полученных уравнен1111 еле·
ЭДСЕ такжекак"
дvет, что
1•
будут
ЭДС Е, трансформатора,
олереж.ать маг1111т11ый лоток на
угол n/2.
Ток лерв11ч11ой обмотк11 транс•
форматора np1t отключенном пот·
реб1tтеле электроэнергиI1 является
его током холостого хода Пре-
t,
fz. l.
о
о
Р11с. 12 2
небрегая влнян1Iе~1 насыщения, •
несинусоидальный намагн11ч11вающин т~к можно заме.
н,пь экв11вале11тиы\1 с11иусо11дальным: •о= lmos1n (wl +
+а)-~
Входящш'\ в ураенен11е уrол магн11тных потерь а. (угол
сдвига no фазе между током н магнитным потоком транс
фор~tатора) обусловлен потерям11 мощности в магнито
проводе трансформатора.
Значение угла а для современных электротехнических
сталей обычно невел11ко и составляет порядка 4-б•.
Значение напряжения, подводимого в режиме холосто
го хода к трансформатору, в соответствии со вторым за•
коном Кирхгофа для первичной обмотки, так же как и для
катушк11 индукп1в11ости с магнитопроводом, может быть
представлено как сумма:
й, = Е'1 +R1l0 +jX,10,
где R1 - активное сопротивление nервичной обмотки; Х1 -
индуктивное сопротивление первнчноii обмотки обус;1ов·
ленное nотокамн рассеяния.
'
Исходя нз ураnнення электрического равновесия мож•
но построить вектор~
•
режниа холост ,ую (диаграмму трансформатора для
иэиененни маг~:~ хода рис. l 2.2). При синусондалы1ом
магнитной снст~мь~о:~ потока и отсутствии насыщения
мых в первичной н ~т~ствуюrие значения ЭДС, наводи•
определяются по фо рично обмотках трансформатора,
рму;1ам:
Е,=4,44w1/1Ф" н Е2=444wf Ф
,.1
•
21...
•~ частота перемен
.._не магнитного nото иоrо тока: Ф., - амплитудное
ка трансформатора; w I и w2 -
ч11сло n11тков nеро11чной 11 втор11ч11ой обмоток тра~~сформа
тора. Отношение ЭДС nсрвичноi\ о6мотк11 трансформ~r(Jr,,,
к ЭДС вторичной его обмо1 кн, равное о111оuш111ю соот
ветствующих чисеJ1 витков обмоток, называется кu,ффll
ц11ентом тра11сформац11и тра11сформi.1тор~· [ 1/ t:, _
=w,/w2=п.
Если Е1 < Е2, то трансформатор является повuшаю
щим; np11 Е1 > Е2 он будет nо11ижающ11м
В отт1чие от режима холостого хода, nоз11 икаемо1-0
в процессе эксплуатации тра11сформатора при от~люче
нии ttаrрузки, при ero исследовании появляется необко
димость nроведення опыта холостого хода трансфор~а
тора. Этот опыт проооднтся в uелях опреде;1ен11я ко,ф
ф1щиента трансформации п, маг1штно1·0 потока Ф
а тзкже потерь мощности Р. в сердечнике маrнитопр~:
вода трансформатора при номинальном режнме.
При опыте холостого хода к первичной обмотке тра11с
форматора подводится напряжение, равное ном1111а11ы10-
му ero зн ачен11ю И1 ••,.. Вторичная обмотка трансформа
тора при этом разомкнута, так как в цепи ее отсутствует
нагрузка. В результате этого ток во вторич11ой обмотке
оказывается рав11ым нулю (12 = О), в то время как в
цепи перв11чной обмотки трансформатора будет ток хо•
лостоrо хода /о, значение которого обычно невелико 11
составляет порядка 4-10 % от номннальноrо значения
тока в первичной обмотке /1.,• . С увеличен11ем 11оми11аJ1
ной мощности трансформатора относитель11ое значение
тока холостого хода снижается.
Воспользовавшись вторым законом Кнрхrофа для
первичной II вторичной цепи трансформатора в реж11ме
холостого хода, можно получить следующие уравнения
электрического равновесия:
Р.1= 01+lol.1, Р.2 =й2.
Пренебрегая вm111нwем падения напряжения н.1 пер•
вичной обмотке трансформатора /0Z1, равного 11рuизt1еде:
нню тока хоJ1остого хода на сопротивле1111е перв11ч11ои
обмотки Z 1 = ✓R1+X1 воиду его небольшого значе
ния по срав11е1111ю с Е1 , коэфф11u11е1tТ тр,111сформ;щнн
пр11блнжен110 мож110 определить по показан11нм приборов
np11 опь1те холостого хода как отноше11111~ первнчно~
напряже1111я ко втор11чному 11а11рнжен11ю 11 = Е1/Е2 -
::::: И1/И2
вы•1ислить
Получе1111ое оыраженне дает возможность
мап11m1ыi1 по~-ок Ф,,,, а также маr1111r11ую 11ндукци1U IJ,.,
мad1-haclci.narod.ru
естно сечение сердечннка магнитопровода s
ес.111 11эв
••
так как 8,. = Ф,./5,.
ф
Активная мощ11 ость, потребляемая транс орматоро1>1
8
еж~ше холостого хода Ро, затрачивается на потерн
~кости в магнитоnроооде II электрнческие потерн
:~щностн в 11ерn11чной обмотке: Ро = Рм + Р,1.
Так как акт1tв11ое соnроп1вление первнчно/1 обмотки
R,. так же как 11 ток холостого хода /о трансформа_;ора,
обычно незначительно, электрические потер11 в этон об.
мотке оказываются небольшими 11 ими можно пренебречь.
В результате этого можно принять, что мощность, по
треоляемая трансформатором в опыте холостого хода и
измеряемая ваттметром, расходуется на потерн в магни
топроводе, обусловленные гистерезисом н в11хревымн то
ками: Ро = Р•. При нагрузке трансформатора ко вто
рично_й его обмотке подключается потребитель электри
ческон энергн11.
Ток во вторнч11оsi обмотке нагруженного трансформа
тора соrлас110 закону Ома определяется выражением
/2 = U2/Z.,
где z. = ✓ RГ+х: - полное сопротивление потреби-
теля.
В со':тветствин со вторым законом Кирхгофа для
nервнчнон н вторич11ой обмоток наrружениоrо трансфор
матора можно записать соот
нени~ электр11ческого равноа:~:~венно следующне урав-
U, = (R, +iX,)l, +Е,. Е2= (R2 +iX2)l2 +(J2
,
rде!, -
ток первичной обмотки наг
матора; R2 _ актнвное
руженного тра11сфор
кн; Х2 - индуктивное сосоnротнвлен11е вторичной обмот•
обусловленное потоками nротнвленне втор11чной обмотки,
т
рассеяния
ак как падение 11апряжен •
трансформатора I z _ 1 ✓-гив_на первичной обмотке
ЭаJJьноrо тока на~р~;и ,о/' + Xl в пределах до номи•
де Е,, можно nрнближе ычно мало по срав11е1111ю с
= 4,44w,/,Ф
нно считаТI., ,1то и ~ Е
Из этоrо"''сле
•
,~·,=
питающей
дует, что nрн не
ра ЭДС Е сет~ И,= const при на~зме1111ом 1111прнжt>1111и
как ЭДС ' можно сч11тать ненз Ррке трiJнсформато•
11ОМ то наводится резуJJьтн ме11нон (Е, = const). Так
lllw:JI • следовательно этот рующнм магнитным пото
nрактнчески по~оянн поток должен также оста•
•
ым 8 пределах от холостого
хода до 1юм1н1а1I1,1юii нагрузки трансформатора, , е
Фm "cunst
l lccJ1eдo11a111н~ рабо1L1 трансформат<Jр 1 IIр11 11 rpy к
удобно 11ронJuод11ть на основе оекторшо1х днnrраим,
построенных д11я _11J111uеденного трансформпторо, 3nме
н я10щс1·0 реал1,1Iын тра11сформатор, у которого 11арамет•
ры вторнчной 0Сiмотю1 приведены к наr1ряжен11ю н числу
витков перв11ч11ой обмотки. В соответств1111 с зтим при
веденный трансформатор до11жен ~меть козфф11uне11т
тра11сформац1111, равный ещ,ннце (п = \)
В npouecce 011ределення параметров вторичной обмот
ки прнведенноrо трансформатора все параметры первнч
ноit его обмотки остаются 11е11змеиными При замене
реального трансформатора п рнведенным трансформато
ром активные, реактивные н полные мощности, а также
коэффиц11е111 мощиост11 вторичной обмотки трансформа•
тора должны оставаться постоянным11
З11аче1111!' вторнчной nр11ведеш1 М1 ЭДС Е1 мож110
найти 113 выражения для коэфф11uие111в тр.~11сформаu1111
Е1 = п Е2 = Е1 . Ана11ог11чно можно записать выражение
и для вторичного прнведенного напряжения трансформа•
тора: U~ = nU2.
Значение приведенного вторичного тока li мож1ю по•
лучить нз соотношения, запнсанноrо из услов11я сохра•
нения постоянства мощност11 втор 11ч11он обмотки тра11с
форматора:
Е,/2 = E~I~
С у•1етом этого, а также того, что Е; = пЕ2, пuлу
чаем оыраже1111е для nр11веденноrо втор11чноrо т ка
/~ = 1,/п
П р1шеде1111ое вк111uное сопрот11вле1111е вторнч1101i об
мотк11 тра11сформатор~r R2 можно опреде111пь, исходя нз
успов11я постоянства мектр11ческ11х потерь во вторнчноА
обмотке тр:тс~орматора в процессе nр11 оеденн11 nарамет
ров l]R2 = Щ) R,.
,
ыраже11ие
С учетом ut.1paжe11 иn для тока /2 rюлучим о
для np1111eдe11 11uro акт110110го сопрот11влею1я втор11ч110А об
моткиЮ= 11
2
R.2 .
акт 11 0110А 11
Аналоr ll'HIO IICXOДH 113 11e11 з м e11ttOC1lt ре
по11110 11 м о щ11о~т11 вто р11ч11он обмотк и тра нсформатор •
np lll)CДCIIIIOГO ре 1:ТИВ
мож1ю по:1уч11Ть nыражения д11 11
ноrо 111щукт11111Iоrо 11 11р11веде11 1Iоrо noiiiior o соn рот н м
мad1-hock.narod.ru
Т ннй вторичной обмотки трансформатора: Xf - п'Х,, Т,
-
/.
=
n
2
Z2.
При этом, так же как и для катушки индуктивности с
~ магнитопроводом, ЭДС Е 1 , равную Е2, можно заменить
•
векторной суммой активного и реактивного индуктивного
падений напряжения в соответствии с уравнением
1
.l
Ё1 = Roio + jXoio,
где Хо - индуктивное сопротивление, обусловленное ос
новным потоком трансформатора; Ro - активное сопро
тивление, обусловленное магнитными потерями мощности
в магнитопроводе трансформатора, т. е. некоторое услов
ное активное сопротивление, в котором выделяется
мощность R оfб, равная магнитным потерям мощности в
магнитопроводе.
.
.
С учетом полученных уравнений для И1 и Е2 , исполь
зуя приведенные параметры вторичной обмотки транс
форматора, запишем уравнение электрического равнове
сия для вторичной обмотки /J2 = Е2 .- (R2 + jХ2Щ. При
нимая во внимание, что /1 = /о+ /2, можно составить
схему замещения трансформатора, имеющую вид, пред
ставленный на рис. 12.3, а, и построить векторную диа
грамму (рис. 12.3 6).
i,R1х,
х' R'
- R2jJ
2
2
lo
1
1
1
,
и,
f1 Ro
и;
Oz'
_н
j;
о
Фт
а)
6)
Рис. 12.3
Опыт короткого замыкания трансформатора прово
дится в процессе исследований трансформатора для оп
ределения электрических потерь мощности в проводах
обмоток и параметров упрощенной схемы замещения
трансформатора. Этот опыт проводится при замкнутой
143
накоротко вторичной обмотке трансформатора. При этом.
напряжение на вторичной обмотке равно нулю ( И2 = О).
Замыкание вторичной обмотки трансформатора нако
ротко в процессе эксплуатации приводит к тому, что при
номинальном напряжении, подводимом к первичной об
мотке, в обмотках трансформатора возникают весьма
значительные токи, которые могут привести к выходу его
из строя.
При проведении опыта короткого замыкания транс
форматора, в отличие от опасного режима короткого за
мыкания, возникающего в аварийных условиях самопро
извольно, к первичной обмотке трансформатора подво
дится такое напряжение, при котором в его обмотках
возникают токи, равные соответствующим номинальным
их значениям.
Для этого достаточно к первичной обмотке трансфор
матора подвести напряжение U 1, сниженное (в зависи
мости от типа и мощности трансформатора) в 10-20 раз
по сравнению с соответствующим номинальным значе
нием напряжения И 1 ном- Так как при опыте короткого за
мыкания напряжение, подводимое к первичной обмотке,
мало и равно И1 к ~ Е1 к = 4,44w1f1Фm, то магнитный по
ток трансформатора Фm, а следовательно, и магнитная
индукция Вт трансформатора будут также малы. Это
означает, что магнитные потери мощности в магнитопро
воде Рм, которые, как известно, пропорциональны квад
рату магнитной индукции В;., при опыте короткого замы
кания ничтожно малы и ими можно пренебречь, т. е.
Рм=О.
Таким образом, можно считать, что при опыте корот
кого замыкания вся мощность Рк, потребляемая транс
форматором, идет на нагрев обмоток трансформатора,
т. е. равна электрическим потерям Р. в проводах обмоток
трансформатора:
Рк = Р. + Рм ~ R1/fном + R2Йном = Irнoм(R1 + R~)-
B выражение для Рк входят /1 ном и f2ном, т. е. номинальные
значения токов соответственно в первичной и вторичной
обмотках трансформатора, так как опыт короткого замы
кания проводится при номинальном значении тока.
Поэтому с учетом того, что Рм = о, МОЩНОСТЬ Рк = Рном,
т. е. равна электрическим потерям мощности в обмотках
трансформатора при номинальной нагрузке.
В соответствии с изложенным, измерив напряжение,
ток и активную мощность при опыте короткого замыка-
144
i, .j;
11,
11,
x,i,
ll1
,;j 1
1
·J
OZ'-Н
1'11~ 12 4
·~ю опрсдед~~ть параметры ynpnщe1I11oii
ння (Z, = 0), мож ранс~~орматора (рис. 12.4) пр11 корот-
схемы замещения т
У
ком замыка111111·
2
Z и!/
R=RI+R2= Р,//1••••
а:=
1• I IIQII,
•
Х,= .\'1+,П=✓Z!- R! •
rеR•. Х,11z.
_
соответственно актнвное, рсакт11в1юе
,iндуктнвнос 11 ПOJIIIOC сопротнвлен11я короткого замыка
ния трансформатора
К нагрузочным характернстнкам трансформатора от
носятся зав11сI1мости uтор11чного 11аnряжен11А U2, коэфф~
uнента мощност11 cosq-1 н коэфф1щ11ента полезного деи
ствня 11 от тока 1Iагрузк11 / 2 nотребитеJ1Я электроэнергии
при cosl\)2 = const.
.
Характер этих завис11мостеи представлен на рнс. 12.5
и 12.6.
Зависимость U2(/2) напряжения на зажимах вторнч•
ноА обмотки от тока нагрузки является внешней харак•
теристикой трансформатора.
Вторичная обмотка трансформатора по отношению к
nотребителю электроэнергии является источником, поэто
му каnравпенне тока во вторичной обмотке (см. рис. 12.1)
coanuaeт с направлением ЭДС Е2 в этой обмотке. На ос·
вовании второго зако11а Кирхгофа для вторичной цепи
трансформатора можно составить уравнение злектриче•
С11О1'О равновесия для этоА uenн, записав которое относи•
1UWlo в1nря~11еиия аторичиоll обмt тки получим урааие
-
Altl ■нewиell характеристики трансформатора в век•
...... tоРме:
Oa-t1
-bl• t1-(R1 + /Х1)/1,
IМРJжевu c.lQJ8'r, что амеаеuе
• •P•IICWIТ к Ul&IНIIIIJO
na ,.. otмora. Эrо
....... ...,..
Р11с 12 5
1,..,,
Рнс 12б
жения на втор11чноit обмотке, т. е. уое.1нчения nроиэве
деIтя Z2/ 2, но также 11 за счет уменьшения ЭДС Е2 8
реальных услоuнях вследствне некоторого уменьшения
маrн11тноrо потока при увеличенин тока 11агрузкн транс•
форматора.
В11еш11яя х:~рактер11ст11ка трансформатора npIt раз•
личных характерах нагрузкн II cosq, 2 = const нмеет вид
nредставленныit на рI1с. 12.5. llз векторной диаграмм~
нагруженного трансформатора можно установить, что
nаденне I1аnрнжсния на его вторнчной обмотке тем боль•
ше, чем бот,ше угол сдвнга по фазе между ЭДС Е1 и
током нагрузкн /2,
Таким образом, чем больше выражен нндуктнвныА
характер нагруэкI1 трансформатора, тем значнтельнее
уменьшается 11апрnжен11е на его вторичной обмотке с
ростом тока 1Iаrруэк11 (кр11вая З, рнс. 12 5) Можно по
казать, что nрн чнсто актнвной нагрузке внешняя харак•
тер11ст1Iка трансформатора будет более жесткой (кри
вая 2, рI1с 12.5) Пр11 емкостном характере нагрузкн с
увел нчен1Iем тока 11аrрузк11 пронсходнт возрастание на
пряжения на зажимах вторичной обмотки rрансформа•
тора (кривая /, рнс. 12.5).
На р11с. 12.6 представлена внешняя характеристика
тра11сформатор.J прн актив110-I1ндуктивном характере на•
rруэкн Характер 11эме11ення коэффIщ11ента мощности ОТ•
IIOCIПeJIЬ/1O IIIIТOIOЩeli сет11, т. е. cosq,1(/2) (рнс, 12 б),
объяс11нстся следующим образом
В реж1Iме холостого хода трансформатора, при ОТ•
сутств11и 11аrруэк11 во вторнч11ой цеI11t, тра11сфориотор
потребляет активную мощность, равную ыощностн холос•
того хода:
Ро ... U1 •••Iocos<po
мad1-hack.narod.rtJ
Так кGк мощность, ток 11 наnряже1111
6е о режиме холос
•
01 " 1 11,•Jiю то не может ыть рав11ым 11уJ1ю
того ход.а не Р~ ,v
,
•
К COS<f<J = COS\f'1 11р11 /J = Q,
Таким образом, зависнмость cos<p,(/2). выходи:; не иэ
начала коорд.и~,ат, а нз точкн с орд11нато11, равнои cos<po.
с увел 11 ченнем нэгрузкн эта завис11мость сначала
дово.1ыю резко возрастает, достигает максимального
своего значен11я nрн некотором з11ачею~11 тока /2, а за
тем несколько уменьшается при далы1е11шем rвеличении
тока нагрузю1, что можно видеть нз векторнои дн.:~грам
мы нагруженного трансформатора, так как с увелнченнем
тока нагрузки / 2 одновременно nронсходнт увел11че11ие н
тока перв11ч11011 обмотки трансформатора /, .
Так как
коэффициент мощности потребителя cos<p2 = const, то
наряду с уве.11iчен11ем вектоР.а тока 1,, nро11сходнт его
смещение в сторону вектора U,. Угол qi, при этом умень
шается, а cosq,1 соответственно увеличивается.
Однако возрастание cos<p, происходит только до опре
деленного предела, равного cos<r, mц, так как дальнейшее
увелнченне /2, а с.,едовательно Р2 и / 1, приводит к зна
чительному возрастан11ю вектора реактивного падения 11а
нряжею1я на первичной обмотке jX1/ 1. При этом возрас
тание угла (1)1 за счет увеличения вектора jX1/ 1 не может
быть скомпенсировано уменьшением этого угла за счет
увеличения тока /,, так как cos<p2 = const, ток / 1 только
в nреде,,е может совпадать с линией вектора тока /
заним~ющего жестко фнксированное положен ие на ве::
торнон днаграм\lе относ1пельно вектора ЭДС Ё, = ЁS
В результате этого прн дальнейшем уве.пиченин ток~
нагрузки происходит уменьшение коэффициента мощ
НОСТН COSIJ)1,
•
Несколько другой хар
фнциента полезного д . актер имеет зависимость коэф•
(/
еиствня в функции т
'12)(см.рнс.126)Кф
ока нагрузки
трансформатора к.а • оэ фициент полезного действия
,
к известно предста
,,•
wенне полезнон мо
•
вляет соvои отно•
из с:етн•;
щности к мощности, потребляемой 11111
,,-
/>,
Р,
., - р;=Р
_
11u,,,,•.cos ~ ,
,+Р.+Р, - IIU,1, ••cos,p,+P,+llтP
,
r.u Р.
n
•
•-
отерн в маrннтоп
ммr 113 опыта холостоrороводе трансформатора (на
хода); Р. - электрнческне
. =·....._. 6а
у
ilJ ■--rca or._-:•,:•и~iu:~енени11 U1. При учете
11011.'\JИ II оfiмо1к ... х ~рnнсф
м111111л1,11оi1 IIзгруJке 11
,
орм:~тора (о~~ределнют nI11 11
А ///
•
OIIIH;i корu1 К
t' с= ~ i .... - (Hll<JШCIIII~ Н>Ка 1.
ого Эi:1Мl.lка1111н)
его 311.J 'ICllll~J ' cu lf = р / U / " 11 PYJKII К 110"111lldЛЬIIOM
11оrреб1t11.:ш1 ~Jll'KTp~:,111:11~1111 2 2
-
ко,ффн1111с11r MUЩIIU Tlt
llpн отсутстuш1 наr·руэки к
ляетси, ко,фф~щ~~снт IIOЛeз'iio~iдa ~ощност~. нс 1Iorp 6
рав111,Iм 11уJ1ю, nоному заn11симост~еис1n11я ок,,э1Jвасгси
иэ начала координат
11(/~) будет выход11т~.
Из формуJiы для 1<.ПД видно
Iшях tшгрузки, когда электр1111еск~::о n1111 малых з11аче
р в обмотках 1
1 nотернми мощности
•.
ра~~сформатора вследствие 11е6ольшо~ 0
значении ток3 Н<1rрузкн можно пренебречь II когд .
тер1t MOU!IIOCГlt В Мi!Г1111ТО1Iроводе р ок
аnu
.
"
азываются сонз•
меримыми с оолезно11 мошносп,ю 1'2, з11.~че1111е КIIД
тра~1сформатоrа оказt.Iваетси 1Iебол~шнм С уве.,~1'tе1н,см
ток;~ 11агрузк11 КПД тра11сформаторn растет
Гlотерн MOЩIIOCTI\ В M.JГIIИT011pouoдe Трi!11Сфорчатора
не з3внсн r от 11.J1·rуэк11, в то времn как с уut:лнченнем
нагрузки электрнческI1е потерн мощности в обмотках
трансформатора растут пропорI111011алыI0 квацр::~ту тока
С учетом этого аIIалнэ 11риееден11оi! формулы пока
зывает, что 1<.ПД тра11сформатора имеет 11анбольwее зна
чен11е nрн раеенстuе электр11чесю1х потерь мощности 11
обмотках н потерь мощности в маrшпопроводе транс
форматора (Р. = Р.).
Прн даль11сiiшем возрастn11ни наrрузю1 трансформо
тора потерям11 в магн111uпроnоде можно пренебречь
вследстuне 1Iх от11оснтелыI0 небольшого э11аче1111я 110
срао11е111Iю с до11олы1О боJ1ьш11м11 электр11ческ1Iм11 потеря
ин мощIюсп1 в обмотках трансформuтора А11ат1э пока
з1..1uneI. 1Iто прн этих услоо11ях .КПД трансфорцаторu с
увел11че1I11~м тока наrруз кн сверх 11ом111Iальноrо, хотя 11
11еэ11ач IIIел ь110. будет с1111ж11ться, что в1щно нз r111c 12 6
кr1д соnреме1I 11ых трансформаторов весьма высок
С у11еm1'1е11нем 11ом11налы1ой мощност11 тrансформоторu
КПД р ,1 с тет, rIрIIчем дл11 мошных .тра11сформоторов он
дост11rае1 э11uчe1111ii 1Iорядка 98 99 %,
Задание по работе
о31111 ком~~т~,ся с устроАстuом н п спорт11ымн д1111
111..1м11 од11офоэ1101 о тrансформатора
2 11 pOBt:CTII 0ПI..IT XOJI0CT0ГO хода 11сследуемоrо ОА t
фаз,tоrо троне j,орматора
мad1-haclc. .narod.ru
з. Ос щесто11 ть режIIм н агрузки однофаз ного тра нс
форматоlа путем 11К.11юче11101 в еI·0 втор11ч11ую цеп ь пере
менного акп~о11ого соr1роп1вле1111я
4. Пponecтtt опыт короткого замыкан ия одн офаз н ого
трансформатора
5. На основаюIII полученных экспер11менталыI ых дан-
ных проиэвестIt оnределе1111е ос 1I овн ых параме тров тра н с
форматора н постронть его рабочне характеристн кн.
б. Состав11ть кратюIе выводы по работ.с.
Методические указания по вьтолнению работы
J Ознаком~пься с прибора м и, аппарата ми и обору
доваюIем стенда, используемыми пр н выпол не тIи р або
ты, и занести в отчет по лабораторной работе Iюмин ал ь
ные техн11чесю1е данные исследуемого трансфор м атора.
2. Провесн1 опыт холостого хода тра нсформатора:
а) в соответствI111 с лрннцнпнальной схе м ой р11 с. 12.7
собрать электрическую цель для n роведення опыта холос
того хода трансформатора по монтажной схеме р и с. 12.8 ;
PW
r
1[}
РА
PV,
Рис. 12.7
Рнс. 12 8
nнтаиие электрической цепи о
моrо нсточиика сниусоидаль существлять от регулируе-
б) измерение тока / ноrо напряжения;
:'8 трансформатора ~р=о~~ости Ро 8 первнчноii oб
lllplm!m,имм комплектом КSО~стом ходе производить
=. 8Торнчио11 обмотки _
• фа напряжение на за -
-,
цн ровым вольтметром
,аьо....,. иаnряжеиие на nервичиоА обмотке
и,,в ,,13
,,Л
Ро,
Вт
11
liы•111cn1:t11i"
Ф., IJ. ,
f/0, fx::-
IJб Тл ОмIо~
трансформатора ра 0I1 ым t1ом~н~ал
111,я пр11Ооров в таОл 12 1
ьному и запнсать пока:sа •
3 Провести опыт нагрузки трансформат .
а) соОрать электр~,ческ ю
•
ора .
котороi'! для проведею1я ~ль~е3пь, принщ~пналы1ан схема
трансрорматора 11р11веде11а 113 рнс~аr~~зки нссмдуемоrо
ческон цепи IIронэвод~tть 8 со
• , сбо рку электрн•
•
ответств и и с монтаж -
схемои, пр11веде11ной 1I а рис. 12 10,
11он
P1tc. 12 9
11.
Рнс. 12, 10
б) о ю.1•1естве нагрузки к зажнмам вторичной обмотки
трансформатора подключ11ть резисторы с переменнымI1
lt лосто~IIными параметрами, суммарное соnротноJJенне
которых рассч111ать с у•tетом того, что ток во вторнч11оil
обмотке должен 11зменяться or /2 с: О,1/2,0, до /2 -
= (1,2 + 1,25)/2 ••• ;
в) 11Jмере1111с тока / 1, мощности Р, н нвпр11же1Iня U,
nepo11чI1oii обмот ю1 трансформатора про11эвод11ть н1ме
рнтел1,111,1м комплектом К505, а нэмерен11е тока /2 и на•
nряжеIIня U2 втор1Рн101i обмотки - цифровыми ампер•
ме·rром 11 вольтметром;
r) усr1111ооить 1111 11срв11чноА обмотке тра11сформатора
11ом1шал1,11ос напр1Iже1111с U, ••• 11, 11зме11я11 соnротнапстне
мad1-hactc..narod.ru
•1
}f,11'8f;'
•1111fj)f
··-
1,
1',
11
л
1t,~rr•rot"•
/'
('
1),
u
-
--
Т1бАНU8 122
f\w1otCJ1f'tHOI
1,,
Р,,
р
'
~ ~о,.,,
\
в,
--
рез,~стороа оо втор11•111ой ц~п,1 с rн•рсм~11ным11 r "р,1мст
рам,, ПJ'OHЗflCCTII 11яrь, шесть 113Mt'pC111111 пrн ra I IIPIIIЫ_x
токах 11агрузк11 о указа111юм ю1аn,1зо11е его нзм-ен,111111
nr11 проведе111111 опыта напряжс1111с 11а з.1ж11мах П<'р1111•1-
ноti обмотк11 траlfсформатора подд1:rж11оать 11енJмt'1111ыч.
Резvльтаrы 11зчсрс1111й за1111сать в табл 12 2.
fi т:16.111UС ~ = /1/f,. 0•
-
KO~фtpt1Ulll'IIТ 11<1rру1кн
тра11сформатора; у= И2/И2 ••• -
ко,фф111111с11т 11змсне
ннn 11апряже1111q на атор11ч1юit обмотке, Р2 = U,l2cos1p~ -
акт1111ная мощ11ость потребителя электrоэнерr 1111
4. Опыт короткого замыкання трансформатоnd npo11 , .
вес, ,1 пр11 пuн11ж1:11ном на11ряжен нн 11а первнч 11of1 or ,.,отке
трансфl)рматора, п1111 котором ток в nерв11чноi1 ou 11 ,11,е
1,. = 1, •••. а во втор11чноii /2• = 12•••, т е токи ~ r-r ,ют
ка, ра11ны ном11на.1ы1ым 11к зна·1еннRм. Поэтому 11а11rя
же1111е. подаоднмое к nt>ранчно11 обмотке. долж 110 уст а-
11авл11вапся нзмененнем 11апряження нсточ11нка nнта1111я
от U,, = О, т. е с 11улевого его з11ачен11я.
для проведсн11я опыта короткого замыкания:
а) собрать злсктрнческую цепь для проведения опыта
короткого замыкання исследуемого трансформато1,.~,
Рмс. 12 11
nринципиальная схема кот А
а монтажная_ на рис. 12_
~~~
приведена на рнс. 12. 11,
6) измерения тока /
U,. • перанчноА обмотке1~• мощности Р.
н напряжения
1Р811Сформ1тор1 прон310~;с:пыте короткого эамыкання
31
измерительным комnлек-
т
~~
~
t- ]1[-jм,
Р11с 12 12
том К505, а юмсренне тока /2, 00 втuрttЧН(нt oG
ц11фрооым амперметром,
мотке
в) плавно нзменяя наrtряжение на перв11чной uбмот1<е
трансформатора от нуля до значен11я, при котором тоюt
о обмотках достигнут номинальных з11аче~шй, определnе
мых по паспортным данным, записать значен 11 я нзме•
ряемых всJ111ч11 н о табл. 12.3.
Та6Амца 123
Вuчис.лtнм,~
и...В 1,., А 1,., А
Р,, Вт cosq, 1,
R,,Ом z..о~ Х"Ом
5. По результатам 11змерен11й, проведенных в опыте
холостого хода трансформатора (см п. 2), опрсдет1ть•
а) коэффициент траисформацн11 трансформатора
п = U,/U2:
б) коэфф11ц11снт мощноспt тра11сформатора при хо•
ластом ходе
COS!fO = Po/U,lo:
о) ампл11тудные значения маrшtтноrо нотока н маг
юtтноit 1111дукцни в сердечн ике трансформатора
Ф., = U2/4,44f1w2 , В.,= Ф,../s,
где w2
-
ч11СJ10 внтков вторичной обмотю1 тра11сформа•
тора; s - площадь поперечного сечсн11я сердсчш1ка тра11
сформатора (укаэа111>1 о пасr1ортных данных).
r) параме1 ры 11амаг11нч11вающего контура (11rе11сбрс
гая падениями иопряжен11й на R, и Х, от тока /о)
Ro == Po/lZ, Zo-= U1/lo н Хо -~RA,
д) магнитные потерн мощности в м r111 топров е
трансформатора
Р.=Ро
мad1-hack.naroctru
J >1epe1111ii опыта короткого замы
б По резу111,1атам 11 •
•
4) определ11ть·
кання (см . п . . oтepll мошност11 в трансформаторе
а) э,,ектр11ческ11е n
Р" NOW ::::::, Р-;
6) коэфф11ц11е11т мощност11 трансформатора
cos<r,, = Р,/ V,,I,,;
в) парJметры схемы замеще1111я трансформатора
R, = R, +R,= Р,/!~..
Z, = U,,/ f,,,
.
•
\''
_Гz2R2
,\,= ,\;+,i= -у
•-
•.
7. По результатам юмерен11й опыта нагрузю1 (см.
п . З) np11 раз1111ч11ых токах нагруз~11 определнть:
а) коэфф11щ1е11т полезного денств11я трансформатора
PvS,. o..iCOS<pi
•
11 = pys,., .cosq,,+v'P.+ ~'P, ... '
6) коэфф11ц11ент мощности трансформатора
cosq, 1 = P,/U,J,.
8. По расчет11ы,1 11 измеренным дан11ым испытаний
остроить в единой коорд11натной системе внешнюю
U1/2. и рабочие характер11стикн трансформатора: . J,(/2),
'1)(/2) н соsч,1(/2) . Нарисовать схему эамещен11я нагружен
ного трансфор,rатора с указанием ее элементов.
КонтроАо1'Сыt вопросы
1. Пояt~нте наэ11ачснне тра11с:форматора
•
2 Объяс11нте устроист•о н nршщнn действия од11офаз1tоrо транс·
орматора,
З. Как и с како~ целью np
форматора!
оводнтся оnут холостого хода транс•
4. Объяс11нте, noчewy ко,фф
ра оnрuелистси "' опuт
нцнент трансфор"ацнн тра11сформ6то
I. Почtw пот
J XOЛO(toro хода.
•
sa1мc,n о/тока ~fа:р::к~)остн 8 маrннтоnроаоде тра11сфорwатора
1. К1к II с макой цсJн,ю n
тр■11Сформ1тора'?
POBOAHTCR опыт короткогu 38ML,IKDHHA
7. Почему nрм onwтt kоротко
"'81111 IIOIIUIOCТн • магимтоnроа ro 3111ыкамн11 можно пренебречь по•
1, П-му арн Н3мененнн ,': ,• тр1нсформ1тора?
~ ~•ется ток 11 1 ьер■мчн~А8:,::r•чноА обмотке трансфор·
-
М111111ме OK83Wlaeт u
IIOТ~?
. ._, 'Р8 Кtо\l м1то ра?
рактер иаrру,1111 на 1нew1110JO аар••·
. . .. . . _1!,, _no..y с IО3рас:таммем fOII
!ltt·.1'!"""• ,,_..,.атора •u~._.
8 -•~ lllrpyaкм
1нерrетнческме noii• ·
r CТIID'Т, 1 Jlfell CHHЖIID'ТClll
J1абораторнай работа 13
ТрехфаJный аснн,tронный злектродвнгатель
с короткозамкнутым ротором
Uел1,
р_а 6 от ы, Оз11аком,,е11ие с устр истоuм,
nр111щн11ом де11ств11я, ос11ооным11 характерист11кам11 н ме
тодамн 11сrн.~т.1н11>1 ас11нхро11ноrо трехфаJного э,1 ектрод811 .
гате11я с короткозамкнутым ротором
Основные теоретические по.1ожения
Асинхронные электродв1,rателн предназначены дJIЯ
прео6разоt1а11ня электрнческой энергии переменного тока
n механнческую энергию В зависимости от системы пере•
ме11ного тока ас1,н,tро11ные электродвнrателн выполняют•
ся трех• 11лн однофазными В технике наибо11ее распро•
стране11ы ас1111хро11ные трехфазные злектродв11rате11н
Аси11хроннын трехфаэныи электродвигатель состоит
нз иеподn11жного статора (рис. 13.1) н вращающегося
ротора (рис . 13.2, 13.3). Статор двигателя представляет
собой полый u11лнндр, собранный нз отдельных тонких
листов электротехнической стали, изолированных друг от
друга с uе11ью уменьшения потерь мощност11 в маrннто•
проводе на г11стереэ11с II вихревые токи. В пазах сердеч•
инка статора (см. рнс 13.1) уложена трехфазная обмот•
ка статора, выполненная 11э изолированного провода II сос•
тоящая 113 трех отдельных обмоток фаз, оси которых еда,
нуты в пространстве относительно друг ~руга на угол 120°
Обмотки фаз соед11 няются между собон звездой или тре•
уrолыснком, в эавнсимостн от значения подводимого нз•
пряжен11я
Р11с 13 1
Рис 132
мadt-hack.norod.ru
P1tc. J3.4
Р11с 1зз
родв11гателя IIЗГОТОВЛЯIОТ 8
,
нного элект
13 2)
Ротор ас1iнхро_ откозам~шутым (см. рIIс. . 11 с
двух исполненнях. кор (см. рнс. 13.3).
.
контактными кольцами ор представляет собо11 ферро-
Короткозаш,нутый рот цилиндра с пазамн, в кото.
•
ечнIIк в внде
магн11тны11 серд
а состоящая нз медных 11л и
рые у.,ожена обмотка /
O
;~fi ~тержнн соеднняются между
алюмнниевых стержне • ми II образуют щIлиндрнческую
собой торцовыми кольца чаев клетка ротора отливается
кмтку. В большинстве с::а на его основе. Для уменьше-
11з ал1uм11н11я или из спл агнитоnроводе ротор, так же как
отерь \IOЩHOCT!t в м
ния п ·0·11рают из отдельных 11зол~1роваиных друг от
н статор, со
.
друга лнстов электротех1111ческон стали.
13 3) назы-
Ротор с контактны.ilи кольцами (см. рве. · ф'
ваемын иногда также ф а з н ы м, имеет трех аз,Iую
обмот ку, выполненную изолнрованньщ проводом, кото•
ра я 8 конструктивном отношеюtи мало чем отли ч ается от
обмотки статора двигателя. В большинстве случ аев об•
мотка ротора соединяется в звезду. Свободные концы
обмотки подводятся к контактным кольцам ротора.
В процессе работы контактные кольца скользят по непод•
вижиым щеткам и при этом обесnе'!ивают электри 11 сское
соединение обмотки вращающегося ротора с трехфазны м
неподвижным реостатом, nодКЛЮ'!енным к щетка м
(рис. 13.4).
Такое устройство позволяет изменять активное conpo•
тивлеиие электри'lеской цепи ротора а синхронного дон•
rателя в процессе его вращения, '!ТО необходим о для
Jlleln,шeнкя значительного пускового тока, воэннкаемоrо
ара IIJCl(e, а также для целеА регулирования ча стоты
.,...... ротора асинхронного двигателя
при работе
••
f ••• вуехового момента двигателя.
Ц....,.. к трехфазной обмwrке статора асмнхрон•
'Рафаэноrо иаnр,sженмR в каждой его
маrннтныl поток, наменRJОШНЙС:11
сан. При мом nоrокн оrдельнwJ
фn3 OlK,13~, II IJkllCII сд111111ун,1м11 ОТIНJС11н111,110 друг д"У
у1011 20 Ki.lK uo Upt:'MCIIII '1 \К\\ .. 1Iрос
r
n
•
'
"
rp,1 IICTUe
uоз1111каемшI щнI ,~·ом neзyiiьтi,py
"
1·
Ю\111111 !-ШГHIIТl1Llri
ненок Ol,JJLILl,JC ген 11р..~щt11Ощ11мсн, в T{'()PCTll'IPCK0И •tасти
курса элеюрот"х1111к11 ПОl<Jзш~о •~то 3113
,
•1сI111е ре3ущ,тн
рующе,·о МJrI111тного потока Ф = 3 с•· п
"]Г ""т OCTOIHIIIO UO Аре
ме~111, пр11 этом поток. вращаетсн о пространстве с чзсто
то11 вра ще11I1н, рав11011 с111Iхро1111ой.
Длп 11Змене1111я направления вращения ротора _
хротюrо дu11rатсля 11еобходнмо нзмещп~. направ;с~111
вращс1111н м..11·1111п1оrо полн, т. е. нзменнть порядок ч:р1~:
дован1т фаз обмо, кн статора персмюченнем 1Iюбых доух
11з трех проводов, п1Iтающих дв11rате111, от трехфазноil
снстемы 11шIряжс1111й.
Резу11ьт11рующ11ii магщпный поток при своем враще-
111111 пересскасг гIровод1111ки обмотки ротора и наводит
в 1111х ЭДС, Так как обмотка ротор.~ ac111Ixpo1111oro дви
гате1~н 11мсет Jамсшутую э11ектр11,Iескую цепь, в нсн волне•
кает ток, который, взаимодействуя с маг1111тн1.1м потоком
статора, создает электромап11ст11ый момент дв11гателя.
Под действ11ем этого момента ротор вращается в сторону
вращающегося маг1111тноrо потока двигателя, причем
частота вращсн11я ротора двнгате;1я всегда ме111.wе час
тоты вращения вращающегося мапI1пноrо полн. 1Zсл11 ро
тор вращается с частотой поля, то его обмотка не пересе•
ка ется эти м полем н в ней ,се наводится ЭДС. С;седов;~
телыю, 11 р11 отсутстn 1111 тока в porope электромаr111стный
момент двнгателя равен н улю. Прн этом дn11г:пе11ь за
медляет cвoii ход до тех пор, пока в роторе не появнтся
ток, не обходнмый для обесnече1111я соответствующего ио•
мента, 11 донrатель nродолжаеr вращаться при этой час
тоте вращс1111я
Частота 11раще1111п маr111пноrо п?11я (с11нхрон11ан час
тота враще,11111) находится в стро1011 эавнсимостн от час
тоты / 1 11одuод11моrо 11а11ряженнft II чнсла пар по:сюсов Р
дв11гател11; 11, = 60/,/р.
Иэ этого с;ссдует, что прн пр1111ятон в СССР 11ромыш
лен11оii частоте питающего 11апряже1111я (/, == 50 Гц) 118 •
llбOJll,IUN' •1111::10 оборотов MIIГIIIIТIIOГO полн OKS]bl/lllCTCII
равсн~м 3000 uб/м 1111 при р = 1. Ilpн увею1чени11 числа
пар 1н,1I юсоо часто ra ораще11нн иаг111п1юго поля у~1е11ь•
ш11ется о с;1едоватс;11.110, снижается н часrотn вращения
роторn'д011111 тетс ll rи р=-2"1=1500 об/мн11 и ТА
Л1:1111к1ю11ш.н1 элскrродвнготель характерюуется номн
мad1-h acli. .narod.ru
е он р;~ссч11та1I. Ос11овнwе
,ьным11 да11ныщt, 113 ~.отоf;я у1<азываются в соот.
на. 111чес,11е дJ1111ыс де11га кже в паспортах. выполнен.
те,1
огах а т.~
еетствующнх ,,нзл • • бнtчек, эа~-реnленных н а кор.
ных в в11.1е сilец11а:1ы1ы\ та •
пусз., де11rзт~лс 11
.
аэные электродвигатели 11м etor
дс1111,ро111I1,1е трехф тора (тptt начала II три кон.
шесть выводов обмотк11 ста б•1оток каждой нз трех Фаз
,h ) 1!ача.1J O "
СС
ца о6>1оrок ч·J 3 •
С концы соответствен но ,, 6,
маркнруются С1, Cz. з, а
С,.
ня обмот1<и статора дает возмож.
По.106ная конструкц фаз двнгателя как треуrольнн.
ноет~, соединять ~6~~т:;~даря этому каждый трехфазнwн
ко~,. так II звездои. ·но tiсnользовать при двух раз.
электродвигатель мож nряжеииях питающей сети (лн.
лнчных по значс1111ю на
нейном II фазно~~сйш~tх показателей, характер11зующнх
Одн11~1 113 93
я яВJ1яется скольже1111е ро-
работу асинхронного двиrате.л ,
тора. под которы~, понимается отношение
п,-п,
s=--;;- -,
где п 2 _ частота вращения ротора электродвнгате.п я,
06/мин.
д.,я 60.,ьшинства современных п1пов асинхронных
электродвигателей скольжение ротора nри номин альнон
нагрузке состав.1яет 2-6 %, а nри работе в режиме ХО·
лостого хода, т. е. когда э,,ектродвигатель работает без
нагрузк 11 на ва.,у, - доли процента.
При вращении ротора с частотой вращения поля его
скольжение оказывается равным нулю (s = О). При час•
тоте вращения ротора, равной нулю , т. е. nри неподвиж•
ком роторе, ско,1ьжение ротора равно единице (s = 1)
Разность частот вращения п 1 - п 2 = s n 1 представ·
ляет собой частоту скол ьжения, т. е. частоту вращенн1
вращающегося поля статора двигателя относ11тельно erc
ротора. Нетрудно видеть, что от частоты скольжения,
8 также от а6со.1ютиого значения магнитного потока хв·
рактеризующего вращающееся магнитное поле зав0исн1
в значение ЭДС нав
й
•
•
одимо в обмотке ротора а следо-
1ательно, ток ротора и ero частота :
•
f р11,1
2,=~ -sf1.
Прв увеличении наг
olJc.loмeннoli 103
рузкн на валу tлектродвнrатеJlf.
4"
растаннем момента с:оnротнвлем•'
частота ор<1ше1111я ротора уме11ьш11ется, а скол~же~ше ero
возрастает. Это вызывilет уве11и•1е1111е ЭДС roiopa / ,,,
а следователы10, токов ротора и статора асинхронноrо
двигателя. Пр11 зтом мощность Р,. потребляемая и 1 сети
также возрастает.
'
Пр11 н~nодu11жном роторе вращающееся магнитное
поле в обмо·гках статора 1, ротора асинхрош~ого •meit•
тродвигателя будет наводить переменные ЭДС, действу•
ющие значен11я 1tоторых можно определнть по формулам,
аналог11ч111,1м формулам, nолуче1111ым для ЭДС трансфор
матора :
Е, = 4,44k1/1w1Ф,., Е, = 4,44k2/2w2Ф.,,
где Е1 - фазное значе11ие ЭДС, наводимой в обмотке
статора; Е2 - фазное значение ЭДС, наводимой в обмот•
ке ротора 11р11 11еподо11жном его состоянии (s ... \; п2 ..,
= О): w,, ш2 - число витков в фазе статора и ротора,
Ф,. - амп1111туд11ое эначенне магнитного потока фазы
асннхронного дв11гателя, k1, k2 - обмоточные 1tоэффи•
циенты статора и ротора асинхронного двигателя
В отлнч11е от трансформатора, всл,д.ствие ко11стру1t•
тивных особенностей ас1111хронноrо двнгателя, вращаю
щийся маг111п11ий noтoit не будет одновременно сцеплен
со всеми в1пками обмоток статора и ротора, что учиты
вается обмоточными коэффнциентам11 k1 и k,, меньшнми
едншщи (у трансформатора k, = k, = 1).
При вращен1111 ротора асинхронного двигателя в про•
цессе работи в 11ем наводится 11еремен11ая ЭДС с часто•
той f2,, эначен11е которой можно иайт11 путем замены в
выражении для Е , частоты /, = f1 на !2,
Е2 ""'4,4·1k2w2f2,Ф., = 4,44k2f,sw2Ф.. = sE2
Отсюда сJ1едует, что ЭДС вращающегося ротора 110~0
дят по ЭДС неподвюt ного ротора, умножая ее значс11не
11а скольже1111е, соответствующее даннод частоте ораще•
1111R ротора злектродо11гателя.
А
l lp11 работе ас11нхрон11оrо ме~sтродвиrотеля под де
.
,.
0 вращаюшемся роторе,
ств11см ЭДС Е2,, nоз1111кающе,1 о
ыА в соот
в цепи обмотк11 ротора воэ1111каст -ток /2,, котор
А
встсто1/11 с з:~ко11ом Ома для даиноfi цellH можно на тн
11сходя 11э выраження
1,, = E,,/Z,, - E,,NRi + XL,
где Z2, -
nол11ос сопротноленне фоэы po1opu, R2 о
мod1-hactc:.norod.ru
.
от11в.1е1I11с фu 1Ы r0 •
т11вное .опр нпнс.1сГ1 нормаль• t"ij
тор~ (для до ~я можно счн·
ноrо нспо.111е1н
незuвнся·
тGrь посrоян11ы,11 н_ тора).
1
щвм от частотu тока ро .
:
,
л - и11ду~-.т11u11rе соnро111вле_ о------с,---'
2'ф
ротора 11р11 данных
Р11с. 13 5
н11е а,ы
ах
скольженIIл, ротора ,, частот
тока ротора
OЕ _sE2нХ.,;=2л.f2,L2 =sX2,
С \'ЧСТО~I того. Чl 2' -
·гам в11де·
получаем выра1ксIII1е д.,я ротора в дру
•
l,, = sE2(V (R2/s)~ + Х1 = 12,
llз формуJ~ы в11дно, что ток ротора вр;~щаюшегося
,IO -~но определнть через ЭДС неподвнжного
дв11rате:1я • n -
•
.
,
ротора. Сопрот11в11е11не ,\ 2, входящее в выражс нне ддn ТО•
ка ротора, соответствует частоте f, 11 являет,ся ттостоя11•
ным, а актнвное сопротивJ1ен11е электр11ческо11 цсп11 рото
ра пр11 этом зав11с11т от скольжения 11 •1аходят его как от-
11ошен11е R2/s = R~ + R2[(I - s)/s].
С учетом этого II выраження для тока ротора схема
замещения вращающегося ротора асннхронного электро
двигателя может быть прнведена к схеме замещения не
подвнжиого ротора, щrедставJ1енноi't на р11с. \ '3.5.
Пр11 построении схе~1ы за~1ещення асинхрснIноrо элек•
тродвнгателя, параметры схемы замещения ротора, по
добно тому как это было сделано для втор11ч11оi't обмотки
трансформатора , приводят к чнслу внтков и ЭДС обмот
ки статора эле~,.'Тродвнrателя. В результате полная схема
замещения_ асннхронного электродвигателя имеет вид,
пока эанныи на р11с. 13.6 .
Предст~ВJ1енне о распределении потока энергии, по
тре6ляемои асинхронным электродвигателем нз сети, дает
i, н,
х,
xJ
Rz
·,[
;,1
д' l·S
2-5 -
Хо
io
i;
Рис. 13.6
Рис. 13 7
эаерrетическая диаграмме
рис 13.7 , на котороfi дu на
полная структура nо1ерь
мощности, воз1111каюших 11ри
работе а асинхронн ом ~лек
тродвигателе:
Р, = m,U,/ ,cosip1 -
ак•
тивная мощность, подводи •
мая к эпе~тродвигатепю из
сети;
Р., = m,tiR, -
электрические потери мощности в ак
тивном сопротивлении обмотки (потерн в меди) статора;
где m1 - чнс.по фаз обмотки статора; / 1 - ток фазы ста
тора;
Р,, = Р., = Р, + Р. - потери мощности в маrниIО•
проводе статора, равные сумме потерь мощностей на rисте
реэнс и вихревые токи (потери в стали статора) ,
Р•• = Q ,М = m2E2f2cos\j)2 - электромагнитная мощ
ность, передаваемая ротору вращающнмся маrнип1ым
полем, эдесь т2 - ч11сло фаз обмотк11 ротора; Е2 - ЭДС
неподвижного ротора; / 2 - фазный ток ротора ; 1\)2 -
угол между током и ЭДС ротора; Q, = 2nn,/60 =
= !u 1/p - угловая частота вращения магнитного поля ста•
тора;
Р.2 = Р.2 - потери мощности в магнитопроводе рото•
ра, равные сумме потерь мощностей на гистерезис и в11хре•
вые токи в роторе;
Р.2 = m 2/}R2 - электрические потерн мощности в об•
мотках (потери в меди) ротора, где /2 - фазный ток
ротора;
Р••• -
механические потерн мощности в двигателе
(потерн мощности, возннкаемые от трения в подwиnнн•
ках н трения ротора о воэдух);
р = - QzM - мощнщ:ть, развиваемая ,лектродвиrате •
лем ~ учетом механических потерь мощности в неи :
Р2 ... Мп2/9,55 - полезная мощность tta валу электро•
двигателя .
n
2м, "'' угловая частота враl!.ения rотора
••2--rо=-;--
дв11гвтеля.
ыА ас,шхронным
Элеi<тромагн1пный момент, раэвнвае1,1 я нз его ,лек•
электродвигателем, мож110 получ1нь, ~,сход
тромаrнитноll мощ11остн·
.., м
Р•• -
т2Е 2/2coslj,2 - 4,44k2m2/1w2Ф,./2cosф2 Р
,
мad1-hactc. .narod.ru
,лектромаr1111тныi\ момент
от11уда
М = ,Ф.,/2cos,J,,,
4 44k mzp/1w2/001,
где nоС'fоянная с= • т~ момент асинхронного эпектро.
Из формулы вндно, \н n онзведен 11ю вращающегося
двигателя пропорuионал ~ора II кос1111ус угла сдвига
магнитного потока на то~ор~ и ero ЭДС.
по фазе между_ током ро а!.щхронноrо д~нrателя можно
Врашающ1111 момент ктрнчесК11х потерь мощности
ll сходя нз эле
определить н
П II этом находят сумму электриче-
в обмотках ротора . р обмотках трех фаз:
ских потерь мошносп1 в
...,s
2
рр-м-.
P,z = m2l1Rz =
••-
••• -
Р
откуда
pm,JiR, _
рт,(Щ' К.
М = ----;;s -
(l),s
Из полученного выражения следует, что электромаr
иитныil момент ас11нхро11иоrо электродвигателя nропор
ционален электрическим потерям в обмот~ах ротора.
При скольженн11 ротора s = 1 пусковон момент асин
хронного двигателя (при n2 = О)
м - рт,(Щ'R,
nycc -
Ы1
Приведенный ток ротора /2 можно выразить через
параметры схемы замещения асннхронноrо электродвн·
rателя (см. рис. 13.6) с учетом того, что полное сопро·
тквленне намагничивающего контура намного больше
полного сопротивления обмотки статора двигателя, т. е.
io=✓~+xi>z. = ✓R~+х~.
1~ = И1![ °'1(R1 +~)
2
+ (Х1 + Х2)'].
С учетом полученного выражения для тока ротора /1
11СW1учаем формулу для момента асинхронного электро·
A111r1тu11:
М=~
U!
.
. .,.
<R,+~1,11 + <x,+x,r •
....::.=уаы ВИАНо, что момент асиихронноrо sneJC•
11 пропорционален К11Арату no.uoAНмoro на•
•
•••кскт от СIСОАwкення ротора. Прнче8'
имеется тако.., ско111.же11не ротора, при котором ~11ектр,,
двнrатель раJ01ш;~ет 11.11160.11.ш11й (кр11т11цеск11it) моые11т
м. . Макснма111.но\! (кр11т11цеское) ско111.жен11с s, ротора,
соответствующее критицескому моменту асинхронного
электродвигате11я, можно найти, взяв прои3водную мо•
мента по ско111,же1111ю (пренебрегая активны" со11роп1в•
ле11 нем обмотки ст атора R1 вследствие его относ11те11ьной
ма11осп1) 11 nр11равняв ее нулю. При этом s, = R ,/(X, +
+ Х2),
Подставив скольжение ротора s, в фор"улу д11я мо•
мента (с уцетом того, цто R1 = 0), полуцаем выражение
для крнтицескоrо момента асинхронного ~.,ектродвнга
теля:
m 1pU,
ЛI, = 2w,(X,+Xi)
В результате совместного решения приведенных урав
нений nолуцаем выражение для момента асинхронного
электродвигателя, записанное церез критицескне момент
и скольжение ротора:
м=2м./(:, + ';)
Зав 11снмость момента асинхронного дв11rате.1я от
скольжении ротора M(s), построенная соrл~сно по11уцен
ному уравне~шю, нмеет вид, представленныи на рис. _13 8
Эта зависимость факт11цеск~1 яв,,яется механицеско~
3 ~~
рактеристикой ас11нхронноrо электродвигателя (рнс. ,
так как цастота вращения ротора связана с его сколь-
жен11ем uыражсн11ем ni =топ1~l ~:~р- вале скольжении от
Анализ показывает, ч
6
о - s механ11цеская харакrер11ст11ка удет
s=
.
до.s-
•
dM/ds > о, т. е. пр11 возрастан11и
у_сто11ц11во11, так как
npoitcxoдitт возрастание мо•
момента ннрузк11 на валу
j
о
Р11 IJ8
,,
,,,
,
I
Рн 139
49
мad1-hac~.narod.ru
в1tгателем В то же врем11
u•нта разв11в3е,1оrо 3 ·:ектро~ 5 до 5 = 1 механнческа11
........
'
CIIIIII ОТ S -
..
8 ннтервзле ско.1ьж .
0 двигателя оказываетс11 ие-
хараkн'р11стнкз асннхронdноr О
•
' KJKd\(/s< '
•
устойч11во11, так_ ,
. • ьженнем ротора II частотои вра-
Так кзн меж:tу ско~ект одонгателя существует пр11-
щення асннхронноrо ~ап11!ав скольжение через частоту
мая вза11.,1освязь, то~ едставм1ем зависимость частоты
враще1111я ротора, арго двигателя от моJ,1ента в в11де
вращения асннхронн
.
•
•
(\IJ также называемон механическон
кр11во11 п, , ,
( 139)
хз актернстнкой эснюронного двигателя _рис. • •
• рЗ а ви с11 ,1 ости момента М, потребляемо11 мощности Р,,
коэффициента ,ющности cos<p, КПД '1, скольження рото
ра 5 и тока статора / 1, потребляемого двигателем из сети,
от по.,езной мощности, т е. мощности на валу двигателя
р1 (рис. JЗ.10), яв.,яются рабочими характеристиками
асинхронного э.,ектродвнгателя.
При этом зависимость М(Р2) определяется формулой
= 9,55Р2 /" 2 , нз которой следует, что эта зависимость
дставляет собой несколько искривленную прямую ,
ходящую через нача.,о координат, так как с измене-
11 нагрузюt на ва,,у частота вращения ротора двига
wля неско.1ько уменьшаетс11.
Характер завнсн\lости cos(IJ(P2), т. е. зависимости
IОJффнцнента мощности асинхронного двигателя от мощ-
80СТН ):!.11 ваду, определяетс11 выражением cosq> =
-
Р2/,'З И 1/,.
Значение коэффициента мощности для нормальных
ltинхр~нных двигателей средней мощности при номн
нальнон нагрузhе составляет 0,83-0,89. С уменьшением
наrруэки на ва,,у двигате,111 коэффициент мощности сни
ется и доход1п до значений 0,2-0,3 при холостом
ходе В этом реж 11 ме полезна
нулю, однако при ,ном доиr.~~~ощность на валу ров11а
нз сетн, по)тому коэффнцllент .., .: потребляет мощнос-ть
нулю. С увел11чен11ем нагрузки щностн эдесь нс ровен
дается некоторое сн11 женне з сверх номинальной но6лю
ностн _за счет увел11,1ення па:.еанч;::ни ко3ффнц11е11та мощ
тнвнои составляющей соп
наnряжен11и 11а нндук
асннхро1111оrо двигателя lотнвлення обмотки статора
циента мощности от на·г арактер изменения ко)ффи
нмеет примерно такой жfУ::и асинхронного двигателя
прнчннам, что н у трансформ:т:р:.зменяетси по тем же
Зависимость КПД асинхро~~н
кн 11(Р2) определяется формулойого двигателя от нагруз
11 =- Р2/Р1 = Р2/(Р1 +Pr),
где Р, - акт11вная мощность пот б
нз питающей сетн· р = р +' р ре ляемая двигателем
•r
•
,t +Р,2+Р..,+р _
суммарные потерн мощности в двигателе, равные с'":.ме
потерь мощности в магнитопроводе, э11ектрнческих пJтерь
мощности в обмотках статора, злектрнческнх потерь
мощности в обмотке ротора, механнческнх потерь 11 до•
бавочных потерь мощности. При отсутствюt нагрузки
Р2 = О, по.1тому КПД электродвигателя прн этом также
равен нулю
С увеличением нагрузки КПД двигателя растет 11 прн
ннмает 11анбольwее значение при условии, что постоя
ные потерн мощности в электродвнrателе (Р. + Р... +
+ Р••о) оказываются равными переменным потерям мощ
ности (Р,1 + Р,2) в нем. Пр11 дальнеАwем росте иаrру3.
кн КПД электродвигателя, так же как н у трансформа
тора, с1111жаеrся Ток статора при отсутствн11 иаrруэкн
равен току холостого хода (/1 = /о). При увелнчени~1
1,1ощност11 на валу электродвигателя возрастает 11 ток /,,
потребляемый до11rаrелем нз n11тающеА сет11 Уоеличен11е
rока пронсход11т приблизительно по л11ней11ому .sакону
Однако прн энач11тельном ооэрастаннн мощности на валу
л~1неА11ость 11apywaeтcn н ток начннвет возрастать более
ннте11снвно, че,1 мощность, так как коэффнuнент мощ
ности донrатсля прн этом снижается, а электрические
потери мощ11ост11 в обмотках до11rателя при больwнх на
грузка~ э11ач11тсльно возрастают Сннжеи~1е coscp н уве
лнчение потерь мощности в дв 1rателе компенсир)ЮТСЯ
уоел11чен11ем тока вследствие возраст ннп мощност11
Этнм же обънс11яется 11 характер нзмеиення потр б 11
моА 11з сети мощности P,(Pz)
madl-hocl<.narodru
е с увеличением
,10щност11 на J3ЛУ, т.с;аннем момента
С vвел11че1111ем выJываемо11 возра частота ора-
•
rэтеля,
еха1шзма,
наrрузк11 дв11 нсnолн11телы~оrо ы ыеньшается, а его
сопрот11в.1ен11я оборотов) ротора ~ызывая увел11ченне
щен11я (ч11слnо 11 этом возрастает~вательно, возрастанне
ско.1ьже~~~б~iоткэх ротора, а ~~~ыенном маrн11тном по
ЭДС Е. lt статора. При н ченню моыента, раз
токов ротора я это nр11вод11т к ув~ли or.i с увеличеннем
токе двнrате~нгателем. Так11м о раз,ом'ентом, разоивае
в11ваемого д а ,у раонооесие между ~ вления наступает
нагрузк11 на 8 •
ментом сопрот11
t,1Ы'1 двнгате.1е,1, 11 мо ння Прн возрастан1111 мощ
пр~ сн11жен1111 частоты вращ:тел~ nро11сход11т сн11 женне
а валу электродвнr
HOCTII Н
Оа
частоты вращения рот р • иного электродв11rателя в ПИ•
При включен11и асинхро
обтекаемая перемен-
тающую сеть обмотка ег~~~е:~\1аrн11тное 11оле. В мо
кым токо,1, создает вра;:1 ения ротора электродвигателя
мент пуска частота вр щ к вращающееся поле вслед-
•
8 то время ка
6
равна Н)ЛЮ,
безынерционно, мгновенно прио ре-
ств11е того, что оно
ения по отношению к ро-
:~ с~н;3~:"!т~т:авст;;:~0~~=~отора наводится большая
ЭДРС, Пр11 этом тою1 ротора н статора в несколько раз
•
ак как они уве
nревосходят номи11а11ьные их значения, т
личиваются с увеличением скольжения ротора, т. е. с
уменьшением его частоты вращения (р~с. 13.11).
Пусковой ток асинхронных двиrателен с короткозамк;
вутым ротором в 5-10 раз превышает номинальныи
(пусковой момент составляет 1,1-1,8 от номинального
значения момента). Так как этот ток протекает по обмот•
uм электродвигате.1я кратковременно, только в процессе
ауска, он не опасен для двигателя в тепловом от11ошении,
если пуски двигателя не очень часты. Поэтому пуск аснн•
zроиных электродвигателей с короткозамкнутым ротором,
ак правило, производится прямым включением в сеть,
аа полное напряжение. Однако большой пусковой ток
ых мектродвигателей опасен не только д.пя самого
11, он может вызвать значительное снижение на•
оеобенио в маломощных питающих сетях, что
скаэwваетс:11 на работе других nотребнте
rии, nодкл1О11еиных к тоА же сети. В пих
llеОбхоuмость оrраннчиаать nускоаоА
Ulapo.uвra'IUd Dpll IК/IIDЧeHИII 111
•
......_
IC811Xpo11иoro
,лектродвнг.~теля при пуске может быть дост 11 гнуто ра
л11чнымн сnособам11: а) пуском с нсполыооанием 881 ~
трансформаторu 111111 индукциuнного регулятора, б) пус:
ком с nерекл1очением обмотки статора со звезnы на
треуrолы111к, в) пуском с включением дополнительного
сопротивлею,я в обмотку с-гатора двигателя . Од1tако при
снижею,и напряжения при пуске пусковой момент асин•
хронного двигателя резко снижается, так как он проnор•
uнонален ко.~драту значения питающего напряжения.
Поэтому указш~ные способы пуска, как правило, приме•
няются для 11р11водн1.,1х двигателей тех механизмов. для
пуска которых не требуется большой nусковои моме,п
(пр11 пуске двигателя вхолостую или двигателя вентиля•
тора и других механизмов) .
Асннхронный электродвигатель с фазным ротором
пускают в ход с помощью пускового реостата, включен•
ного последователы,о с обмоткой ротора (см . рис. 13.4)
В началы,ый момент пусковое активное сопротивлен11е
реостата вводится в цепь двигателя полностью С уве•
личением оборотов частота вращения вращающегося
магнитного поля по отношению к ротору уменьшается
Соответственно уменьшаются ЭДС и ток ротора . Поэ•
тому с увелнченнем частоты вращения двигателя можно
постепенно уменьшать значение пускового сопротивлет,я
в цепи 06мотю1 ротора, не опасаясь того, что ток дв11га
теля возрастет до значений, опасных для него Прн пол
ностью выведенном сопротивлении пускового реостата
пуск двнгателя зака11чнвается.
Такой способ поэооляет 06еспеч1пь необход11мый для
пуска пусковой момент двнrателя Значение пускового
момента завнс11т от значения акт11вноrо соnротивле1н1я
8 цепн ротора и может быть доведено до крнтнческого
момента М. двигателя
Существе~н,ын 11едоствток асинхронных электродвнrа•
телей - относ,псльно •сложное регулирование частоты
их вращенttя
ашен11я
Возможные способы регул11ровання частоты вр
одв11готелеR можно установить в ре•
вс1111хронных электрыражения зап11сuнного отt1оснтельно
зультатс aнilЛHЭil в
•
бОf (1 s)/p
частоты uращс:н11я ротора двигатмя n2 -
'в ;це11н11
Л11а1111з !НОЙ формулы показ~,~а:;~;:~т:~::::я !кольже
вс1111хро1111ого днttrател1t мо:~соо р двt1rотел I или частоту
t1не ротора s, число пар пол
f 1 11111 IIIOUINO IIU 1р11жс1111R
оль
Рсrулнровон11 частоты вращения нэме1 ни "'
мad1-hoc1<.narod.N.1
одят нзмен~1111е м
жею1я nро11з~рот110.1ен11я о це;
а"тивноrо со ас11нхронны
n11 ротор~ (ф~:ным роторо м )'
двнгателе11 с которого (с по•
8 обмотку
.
,д нолец)
контактн •
про·
мощью добзвоч11ое со
Bl<JIIOЧ3IOT
тнвлен11е
НIIII акт11вноrо
Пр11 ув~,,нче
ротора
я цеп11
о
Ннон
сопротнвлен11 ческого сколь•
ие крнти
s
значен
двигателя • формулой увелич н-
жен11я ротора наеденной ранее
соответств1111 с пр
Р11с 13 12
в
•
механических
взется.
нть семеиство
При этом можно получ при разных добавочных
ектродвигателя
что при
характер11ст11к эл 3 12 ) нз которых видно,
сопротнвленнях (р11с. 1 • 'и на валу электродвигател я
постоянном моменте нагрузк тнвления в uепи ротора
с vве.111чен11ем активного со~;;д:ой механической ха рак
рабочая точка сме~аетс\~етств ющую новому, воэрос
nрнстикн иа друr)Ю, соо ор~ Происходит увелнче-
му сопротнвленню цепи рот ед~вательно, уменьшение
е ско.1ьження ротора, а ел
стоты вращения ротора асинхронного двнrа т::я~н ова-
Прн рассматриваемом способе возможно р у Р
вке частоты враще11ня дв11rателя в пределах от номн
uльного значения п••• до его значения, равного нулю.
ОА11ако при этом возникают значительные потерн мощ
нскти в допо.1нительном активном сопротнвленнн цепн
ротора, пропорциона.1ьные квадрату тока ротора, что
делает этот способ неэкономичным.
Регулирование частоты вращения асинхронных корот
козамкнутых э,1ектродвигателей нзмененнем скольжения
может быть достигнуто за счет уменьшения 11апряження
ц зажимах двигателя . При этои критический момент
Кlltlxpoинoro двигателя уменьшается, жесткость механн
llеСIСОА характеристики также уасеньwается, а скольжение
,orapa Аlиrателя при том же моменте нагрузки возрас•
Y8er. Происхо4ит уменьшение частоты вращения злектро•
.. ,81U11. Реrулирование аснихроиноrо Авиrателя при
-
С8асо6е IО3можио только в незначительном д11аnа•
CIIQlloЖeннA, коrорыА оrраничиаается крнтнчес:кнм
• CIIOll1t11teннeм ротора.
Оhlетмть, что nрн уменьшении иаnр11женн11
J!'8Ue Сll■женне •РИТИ"lеекоrо момента uн•
гателя, r1po11opщ1011a11i..11oro квадрату 1111пр11же,шn 11
дователы,о, рсэкuе уме11ьwе1111е переrрузоч,юй ~11особ11ос
тн д11нгате11я по крат11ост11 кр11тнческоrо момента, что
ограничивает область rrр11ме11ен11я этого с11особа
Регу1111рова1111е ча<:тuты вращения асннхро11щ,1х корот
козамкнутых д11иг,1телей, как указ1,ша11ос1., воэм.~ж110 11у•
теи 113ме11е111111 ч11с11а пар полюсов, что применимо для
мноrоскоростных д11нr,не11ей. Сущносrь зтоrо зау,лючаст
ся в том, что np11 постоянной частоте 11~nряжен11н nнта
ющей сети частота 11р.~щення асинхронного двигателя
зависит от числа пар полюсов обмот11и статора Та1<нм
образом, ес11н на статоре асн11хро11ноrо двиr~те11я раз
местить две 111111 несколько отдельных обмоток с разными
чнслам11 пар полюсов, то при включении в сеть каждоli
нз обмоток в 01дел1.нос1и можно получить различные
частоты вращения вращающегося маг11итного поля и
вращения ротора.
Д 1н уоелнче11ня д11аnазона реrу;1ирования частоты
вра~ення поля статор асинхронного дв11rате11я снаGжает•
ся двумя 11езаоис11мым11 обмотками, каждая 11з которых
может переключаться на число пар полюсов в от11оше11ии
1 : 2. В этом cJJyчae асинхроиныii дв11гатель будет иметь
четыре стуnен11 скорости (рнс. 13 13). Кроме э11ектродвн•
rателей, рассчитанных на одну частоту вращения, оте•
чественная промышленность выпускает двух•, трех• н
четырехскоростные асинхронные короткозамкнутые элек
тродв11гате11н с соот11етствующнм числом пар полюсов.
Регу~нрованне частоты вращения асинхронных деи•
•
еключення числа пар по11юсов про11з-
rателен путем перь мощности Однако многоскоростные
аоднтся без потер здо сло~нее по конструкцнн и до•
,лектродв11гате11н гора
л,
п,
1,,11 >!1 >1,>f,
p•I
,,
,,
D•l
fJ•fwtit
-..
,.
1
D•J
'
,
Р•~
11
,
,
,
о
11
о
N
Рмс 13 14
""с 13 IJ
pol!ie обычны, одt1оскоrостны.х. Пр11 этом peryл11poua1me
частоты вrаш~1111н о~азывается ступенчатым, неr111а о 1нм,1.
Рtrул11рова1111е частоты враще1111я ас1111хро1тых элек
rродвнrателе1i может быть осуществлено 11 путем измене
ння частоты 11аnряжен11я, подводимого к обмотt<е стато
ра. Прн это" nро11с.\од11т 11эме11ен11е частоты вра ще1111я
вращающегося магнитного поля tr частоты вращсння
ротора э.1енродв11rателя (рис. 13.14).
Существенным н!!достатком частотного способа реrу
лнровання является 11еобход11мость прнменен11я спец11аль
ноrо оборудования, о частности преобразователей часто.
ты, чrо значнтt'льно усложняет систему электропр1t вода
н увеличивает массу, габар11ты и стонмость установк, 1 .
Однако с развнпtем полупроводниковой техник~,, появ
ления тнристоров II других полупроводниковых приборов
зтот способ нашел широкое применение.
Задание по работе
1. Ознакомиться с устройством •t конструкцией нc-
~=i:i;к::a;~:;1i:r11l~~0;~~t~xpoннoro электродвигателя
2. Снять и nостро,пь раб
тернстнкк исследуемого асннохчие и .механическую ха рак-
3. Составить краткие выв рониоrо электродвигателя.
оды по работе.
Методические указания по выпо11нению работЬl
1. Оз11аком11ться с <:т
•
хро11ного электродsигат2~я ~оиством трехфазного аснн
:: де1о1оистраu1101111ом стенде л:~роткоэамкнутым ротором
нность его коиструкцнн З ораторнн н отметить осо
данные исследуемого :элек~ро~nисать тнn 11 номи11аль11ы;
,.внrателя;
T■n ме
Ном■на,,ктро41мrателя .
Но.. lolfOe ••nря"'•••• 8
•нuьиая 11оwно ' •
:::::мнu•ныА ток, А СТ•, кВт •
r ........... ~•стота • • •
.
•
-~
••.
наnря*ення nнта11ня·,
. _.... .....
.
_,
~аnота
••
•
•
,
..
• 4АМА71АЧ:t'З
•
ЗХ220/З80
0,55
'l ,9/1,7
......
~--
•ращеиц
-...;...- кiJ,i
•
.
.
.
.
/IОТора,
•
...........
"
••
••:
::'•
11170
IUlelrr IIOIIUlocтa (COI~)
70,5
.. ._.
na11e.11
О,70
С-..11 2)и «Ас:ииаро1111"1
СО6рат• ..._ _ t.neir rpoA•иr••
-~•rll'ltcкJID un•
о
(р1 111
+\
rабоч1ц н м
ХрКТpllrll
МГО
Сбuрку 1, ц
IIJDOДЯ СО дII111I r
rоответ тв11н с м 11
схемаI р11с 1 1 и
ре1111е ЛIIHel\ IОГО 11 пряж
IIHЯ IIHTIIIIIIA, ЛHII IIIOГO
токn (UI, /1) 11 по реб
ляемоА вкт11в11оii мощное
P11t IJI
т11 ( Р,) лектродnнгателя
11IюIIзеод11ть I.,чернтель
11ым11 11р11боrа,111 вольт'-!етро r с пр де о"' и Iереи я
250 В, амперметром с пределом 11 1ереи11я 7,5 А н т ех
фазным ваттметром
З. l lpo11э ·< 1и пр, tJepкy элсктр1Iчес1<оrо нуля пр бор.а
сМонс11 r arper та N! 1:. Для этого руч у
ул то
сМомент lldГpy кш• I1з nc111cr I сН гру ч1 ы стр
стенда уст&1I011н rь в крайнее лево положе, 11 , 11ажать
кнопкн сСеть• 11 «А1 регат No 1•• т м амы.,. вк
цеn1I 111мр111я моI нтаII ч оты np щ1111 агрегата
Ni1 1 [,n а11с1 оnк прнбор производит я со твстству
ющиш, 11срем,I1111IмII рез11сторам11
•\. Пронзвест11 11уск асI11Iхронного электро I тел
11ажат1Iем кно11кI1 с Включение ас 11хро11н н с, tx
маш1111ы•, ра 1o~oжe1111oii 1111 11 11ел1I с~\ шины n Р м н
11010 тона
n
п.
мod1-hack.narod.ru
В1;,1ч"с~нн~11
lt )мrрtкМН
Htwt()I
N:Jlllltpt
·•·
Р,
I
со,,1
'1
..,
Р,.
м.
, 11,
l.i ,,
/,,
н . oti/.,.""
в
А
,в,
1
2
1
6 е н мех.~н11ческую характернст11ки
5. Снятrьэт~~я оч~ е I,(Pi). Р,(Р2), M t P2). cos!f{P2),
э.,е~тро,1вн • •
t·
(р.,,
51Р.'. n:(,\() прн И, = cons
Т1 ;) нзменqть нэrрузку нз ва.,у ас1111хроннпго э.1ектро.
двнrателя от pe)lo.11"a холостого хода .:io реж11ма. 11ри КО•
торо ,1 мС'u.ность на ва.,у Р2 = ( 1,2 + I .S
1
P2,o • l lзме11енне
нагрузки на ва.,у нсс.1е,1уемоrо э.1сктро.:~в11rате.1я npo113.
60,111 тся 11зменен11е.,1 тока в цепн обмотки ЭJ!еиромаrннт•
иоrо тор,1С'за, соеднненноrо с валом асинхронного элек•
тродвнrате.1я. ручкой регулятора с,\\омент нагрузки» на
панедн с Нагрузочные устройства» стенда;
' 5) в у~,аза11ном д11аnазоне нзменення нагрузки про•
иэвестн 6-7 1вмерений, заn,1сать показания измеритель•
ных nр11боров в таб.,. 13.1. Одно нз измерений до,1жно
соответствовать номина.,ьному режиму работы двиrа•
теля;
в) noc.1e окончания опыта нагрузки отКJJючнть ,лек
тр~.1в11rате.1ь от сета, нажав кнопку сОтк.1 ,:,, на нагрузоч
ион пане.111 стенда.
б. Обрабо1Ка результатов нэмерениil:
По измеренным значениям n. 5 вычислить:
а) мощность на валу асннхронноrо электродВигате.лR
кВт (см. табл. 13.1)
'
Pi = Мп2/9550;
6) ско.1ьже11ие ротора ас инхронноrо ,лект родвнгателя
s = (п, - п,)/п,,
r.ae 111 - частота вра
оО/••к;
щення магнитного ПO/IR статора,
а) l!Оtффиu.иент мощности элекrро4внrатtл11
•-
cosqi, -
Р,/.../3 U1/1,
""' -
ааавива мощнос:r
8t;
. . , nотре6л11е11аа ')лектроА11И•
r) КПД электродвнrnте.,я
Ч - Pi/P1
7 По нзмерсt111ым II вычнсл
системе ~оорд1111ат 11остронть енным з11аче11иям в едино~
а в АРУ ro11 ~-uордннатной
рабочне ларактери
системе
,т111ш
,ернстику асннхронноrо эле - механнческу~о хар~к•
ктродвиrатс..,я .
ХонrроА•нм1 еоnросы
1. О<l-..асннте ynpoi<<:rвo
:ароннurо !J,,,tк1ро.11нга1t.11я с к~р~кнциn Аtr\стакя трr.хфаJноrо
2 К1к Н)wtкнть нап амt1 козам:кн)'тыч роторов.
acнtt
tJ1tктро.1анrатели?
р ,не вращенна тре1ф33иоrо •
зк
~~-
•к: W)WtllЯtTCft 3В8Чtнн,:
м••~ро~енrател• с ю,ш,еннt>1 ве,,,:~•:.:оло<:rоrо 1011 1снн1рокноrо
.
очему ~ еu1р1с1аннем наг 101.д.уwноrо 2а3ор1?
трод1нr1тем1 энерrtтичt:скиt nоu1ару1км на е,му асннw.рон1tоrо t.RtK
пw CIHtЖIIOIC'R?
TtAH tro .вначале 1озраС1'11ОТ I )1
5. Как нзwtttяется wа~,:снw.111..,н~й (
моrо SJ1tктрол.1нrател11 с k3wtнtниe крнтнчtскнА) wоwент асин1рок•
1 Как H3"4-tHAtтtя ч1стота токаw nнт1J)щtro t1аnр•жtнм11?
тt~R с м,wtненнtм нзrр)')кн на еuу~отора асннхронноrо ,..,,ктрод1нr1•
с коротко>аwм11уты>1 ротороw
,uрониw sлектрозвнrатtл•А
7 Пе~чнс,,нтt спосоGы пуска асн
8 Пt~ЧHCJIHTt 8Ct 8H,U ,1 пот
1.анrетtлях.
•Р• wощност• • аснн1рокных ,~ектро
8 Наэовнтt способы реrу~нро1ання ча-=тоты аращ,нц аскнх •·
мwх ,_,,к-троз1,1rате.1•й с короткоэамкнутwм ротороw
ро
1О Как 1,1няtт •• nyc•oeoA wоw,ит акт••••• сопроткменне пус
ко1ого ptOC1'1TI асннхронмоrо .t,,1сктрод111rателя с фа3на.1w potopow?
ЛабораторнаII работа 14
Э,,еJ(троданrа ,ель постоянного тока
U е л ь р _а б от ы. Ознаком11ться с устройством,
nр11нuнnам денствнп, ос;.новныин хараk,ер11стнка>dи 11 ие•
тодаин 11спыта1111н э.,ектродвнrателей постоянн о тока
Otнuвнt>lt теоретические по,~ожения
Эмkтродвнrnтель 11остоянноrо тока 9.nе1-.-триче квя
w ши11а, предназначенная ДJIR преобразования зле1СТр11
ческон ,11срr11н nостоя11ноrо тока в иехан11ч кую
Электродо11rател11 nостоnнноrо тока в к нструк н м
от11ошетнt н отлнчвютсn от rенератор в п тояt н о
тока, так как 9ле1s,рнческ.11е машины п ст я, 10 о то а
оОратнwы н могут работать как в ген рат р w так н •
мad1-hac1c..narod.NJ
pt.'Жlllf3\ J(a
до11гателы1ом , э 'lt . ' h1 "\JO•
неnодо11ж11011 цастн • то•
двигателя лосто111111оп1 /)
-эторс (аа111111с
ка-
"
211
р8~положе11ы r,1Jв11Ыt'
'
., полюса с
до11олн11т<'лы1ы.: J
4
обмоткз~11I воз6ужд<'н11я !'
5 Подв11жно1i частью э,1ск•
тродв11rателя
является
,
6 набранный из тон•
якорь ,
·r от
кt1х 11зол11ровзнных др}
'
(1
Р11с 11 1
друга листов электротехнн•
ческоii стал11 для умеt1ьше•
,
!З.
н11я потерь мощ11ост11 в магн11топроводе якоря. паза~
якоря размещиетсR 0611отка якоря 7, выводы ко·~оро11
соедt1няются с пласпIнам11 коллектора 8, монтируемого
11а валу э.1ектрод1111r,неля {рI1с. 14 . 1).
При подаче постоянного напряжения к эаж1Iмам элек•
трнческо1i маш11ны постоянного тока в обмотках воз6уж.
ден11я и якоря возникает ток. В результате вза11модеi't
ствI1я тока якоря с магнитным потоком, создаваемым об•
~1отко~i возбужде11I1я в магнI1толроводе статора, возни
кает электромагнитный момент электродв11rателя, под
действием которого якорь приходит во nращенне. Пр11
этом электромагнитный момент, развиваемый двигателем,
Л1 = с.ФI.,
где с. - коэффициент, зависящий от конструкц1111 обмот
ки як~ря 11 ч11сла по.1юсов электродвиrателн; Ф - мi:lr•
ннтны,1 поток одноli пары главных полюсов электродви
rат~я; I. -
ток якоря двигателя.
рн вращ_е1111н якоря в его обмотке в результате пе
ресечения магнитных сн,1овых линий наводится ЭДС ко-
тс:,рая при работе маши
•
Аена против тока яко я ны в режиме двнгателя наrIрnв•
•ы в режиме генерат~р:,' ;::11:е как II при работе мnши-
Е =с,Фп
rм 11- част
•
ота враще11н11 яко
IОJффициент, зависящий ря 11лектродвнrателя, с, -
ь111миы.
от конструктивных !Мемеttтов
д.11 изменения направления
,... 11ОСТ01111ноrо тока необ~tодм вращения эпектродвиrа-
8 11, nо.uодммоrо к я мо изменить полярность
18111сi111ости от cnoco~~PIO нлн обмотке возбуж•
,...,.•~оr электро.uиr~ключеиия обмотки воз
тели nостояиноrо тока
Рис 142
Рис 143
с параллел ьщ.~м, последовательным
буждением
II
смеша1111ым вuз-
у двнrателей с параллельным возб ж
рассч11та11а 1111 полвое напряжение У деннем обмотка
Пltтающей сети н
включаетсн п..~раллельно цепи якоря (pitc. 14 2)
Дu11п11сль с последооательньсч возбуждеш1ем имеет
обмотку возбуждения, которая вКJ1ючается noc.,eдuea•
тел.ьно с якорем, поэтому эта обмотка рассчитана на под•
11ы11 ток я~-.оря (р11с. I1.З).
Дв11гател11 со смешанж,1м возбужденнем имеют две
обмоr1ш, одна включается 1Iараллелыю, другаи - после•
дователыtо с икорем (р11с. 14.4).
Пр11 пуске sлектродвнгателей постоннного тока \неза•
вис11мо от способа возбуждения) путем прямого включе•
нI1я в 1111таюшую сеть ьозникаю,· значительные пускооь~е
токн, ко,орые могр пр11вести к выходу нк нз строя Эrо
,арu11с:ход11т о результате выделе1щя значительного коли•
чесrва теплоп.I в о/Sмотке я1<оря II nоследующе10 н2ру•
lUCltШI ее ll"ЗOЛRl\11I1 Поэтому пуск двнгате.,1еR ПОСТОЯIIНО•
го тока 11ро11Э!lодится специальными n>·скооымк npкcno•
собле1111км11 В 6опьwImстве случаев длR зт11х целен при•
меняс1ся 11ростеliшес rl'усковое пр11способле11не - 11у1.ко
во!\ pcuc I а г I 1pui,ccc пуска зле1продв11гатсля 11остоя11но•
го тuка с 11усковым реостатом покuза11 ка 11рнмсрс двн•
гатели 110~ rояIн,оrо ruкa с порал,1елы1ым 11озбужде
1111 14
(см. рнс 142)
ветствIIн
! \сходя irз vр11011еI111я состаолен11ого о соот
1
К•ф
,,раоой 11аст11 ек
со 111ор1,1м J:~коном ирхго а длн
тр11•Iсско11 u 1111 (см рис. 14 2), 1ок якорr~
lJ f.
U- пФ
!, -Я,- -
R,
мad1-hac1&..narod.ru
,:__j~_
р11с. 14.4
электродвигателю;
ДВОДII ,1ое К
•
U - 11апряже1111е, по
оя
где сопрот11влен11е обмоrк11 якJе~rродв11rателя частота
R. В начальный момент пуска проп1воэлектродо 11жу-
n - О поэтому
ответств1111
вращения якоря -
' обмотке якоря, в с:о
•
щая сила, наводимая ~ражс1111ем также будет ра uнон
с полученным ранее n
нулю (Е = О).
0 я R _ величина доволь-
Сопрот11sлен11е обмотк; я~г~анн~ить возможный при
ко малая. Для того что _ы ок в uеп11 якоря при пуске,
,том недопустимо 6оль~о•~е~авис11мо от способа воэбуж
последовате.,,ьно с якор я пусковой реостат (пусковое
деиня дв11rаrе.1я ВКЛ)юВаетс случае ПУСКОВОЙ ТОК Яl<ОJ)Я
сопротивление R,,,.
этом
U-0
/,'
1
"
=R.+R,,..
Сопрот11вленне пускового реостата R.,, . рассч 11 тывают
AIIII работы только на время пуска и подбирают та кнм
образом, чтобы nускоеоА TOI( якоря электродв11гателя не
ареаыwа., допустимого значения (1"
1
.,~21, •••).Помере
JUroнa электродвигателя ЭДС, навод111,1ая в обмотке яко
,., IIСJlедствие возраста11ия
ч астоты его вращ('1111я n
IОарастает (Е-с,nФ) В результате этого ток якоря
,.,. ■РоЧих равны х услов иях умен ьшается . Пр11 этом с:о-
8РОnаа.,ение пускового реостата R., . . по мере разгона
~ мектродвнгателя необходнмо постепенно умень-
~ Пос..е окончания раэrона д111гателя до ном11-
11t1чения частоты вращения якоря ЭДС 803·
вастмщ, что nуско&ое сопротивление может
~ 11 ну.111О, бu опасности аиачител~.ноrо
1'ОКа -.Оря.
Т.1к11м обр.:~ ~ом, нускоеое ,
якорн необхощ1 мо только с тротивле,ще f< 8
•
(j
11рИ rtycкn г, •1 •
l!e щ
мально11 ра он.1 эл~:ктродв
~.
u пpoi,tcre 11
иrателя O
GIJ
отКJtючсно, uo-nepoыx, потом ч
но д<мжн,, бить
време1111ую работу во uремя У~ с:~ рас~чита110 110 краrк,~
чии пускового соnрот,tолениi • 00 uтopux, nрн налн
тепло1н,1е 11отср11 мощное , 11 р 8 нем будут возникать
,
КГIД
,
авные R J'
с11ижающ11е
э11сктродо11rате11я "'" •• cyщecree1111Q
Для электрод1111rателя nостоян •
ным 11оз6уждсн11ем 8 соответств~~оrо тока с параллель
К11рхrофа дм1 икорной цепи ( со вторым ::ако1Iом
элсктр11ческо1·0 равновесия н~м. рнс. 14.2) урав11е11нс
С учетом 01,Iра;кення дпя ЭДее~ вид Е = U - R,I,
полу11еI111ую формулу относ~tте (Е = с,nФ), за11исав
льно частоты вра
получаем уравнение частотной (ск
й
1Uе111щ
тнки электродвнгателя 11 (/,):
оросп~о ) характер11с-
11 = U-R,1, _
иR,
с,Ф -,:u; - с,Ф !,.
Из него сл~дует, что. при отсутствнн нагрузки на
валу н токе якоря I. = О частота вращения электродви
гателя при даI1ном 3Наченнн питающего напряжения
п=U/с,Ф =по.
Частота 11раще1111я э,1ектродв11rателя п0 является ча
стотой вращения идеального холостого хода Кроме пара•
метров электродвигателя она зависит также от значения
ПОДООДIIМОГО 11аnр11жен11я 11 МЗГНI\ГНОГО ПОТОКJ. С умень
шением мar111111ioro потока при проч11х равных условиях
чистота вращения 1Iдеальноrо холостого хода возрастает.
Поэ,тому в случае обрыва uenн обмоткн ноз6ужде1111я,
когда ток воз6уждС1iИЯ станов1пся pDBHЬIM нулю (/, -0),
маrш1тный поток двигателя сннжается до з11ачения,
равного э11ачен11ю остаточного магнитного потокu Ф..,.
Пр11 этом донгатель сидет в розное~, развивая частоту
вращении, на много большую номинальной. что пред
ста11ляет оr1редет:1111ую опасность как для двигателя, так
н для 0Ос,1уж11вающеrо персо11ало
Частотн11п (скоростноя) характернс111ка злектродви
rателл постоян11оrо тока с параллелы1ым возбуждением
п (1 ) при постоянном эна•1е11ин маr1111тноrо потока Ф -
...
~ onst н постоянном значе111111 подво~ниоrо 11аnряження
U - const 11меег 011д прямоА / (рнс 14 5)
Из рассмотре11нл sroA характеристики ондно, что с
мadt-haclc: .narod.ru
''а валу,
руэкн
нченне"' наг тока 11коря
п
увел с )'Вел11чен11е/d ьлектродвн·
т. е.
ашен11я "
е п,."-
/ частота вр
на эначенн ,
••
еньшается
на•
гателя ум
е паден1tю
пропорцнонал~~~рот11в.1еннн uentt
пряження 11а
якоря R..
внгателя по•
Для электрод едователь·
ока с посл
стоянноrо т
в соотвстr.rвttи
бужде1111ем
е
ным воз .
1tc 14 .з уравиеи11
со схемои р • виовесttя по
злектрнческоrо Кра офа имеет внд
аКОН)' ltpxr
второмуз U=Е +(R.+R.)1.,
Рнс 145
овательной обмотки воз
где R, - сопроп,вленне послед
буждення двигателя .
Ф уравненне •шстотноА
0чтоЕ=с,п •
с учетом тог ,
еля постояtнюrо тока с по-
характеристики э.,ектродвнrат приводится к СJtедующему
следовательным возбуждением
виду:
n=
U-(R,+R.)I,
,,Ф
Как видно из этого уравнения, частота вращен11я этого
АВиrателя зависит также и от сопротивления обмотки
IОЭбуждення R•.
Примем во внимание то, что у дви,ателеА постоянно•
ro тока с последовательным возбуждением (см. рнс. 14.3)
с измеиеинех тока якоря вследствие изменения маrннт
ноrо потока (в результате изменения тока якоря, от
IDТOporo он зависит) частотная характеристика будет
~ вид, nредставленныА на рис. 14.5 (зависимость 2).
1Ь ,того уравнения также видно, что с умеиьwе•
...
нагрузки, т. е. с уменьшением тока якоря и, как
....,_не mro, с умеиьwением маrннтноrо потока ча•
- . . ., .U&elllut внrате.,11 nоето11иноrо тока с: nоследоu•
8080рс,u1111ем рако аоарастает, АОС:Тиrа• Оо.11~
JIJII ~• нarpyau. Поnому М11r1•
.,_. c--...o...._..,._ IOIOy........
IOIOCIWQ ...
••r•n •
обм >ТКУ воэбуждс111111, ма, 11нт11 ыli 110ТОК KOTOJ 1t
01 тока нкорн, т с от er O 11111 rуэкн II
и
JIT0JJIJM З,IK0ll()M К.11рхrофа д11Я яко 110 Cu 1 ет вин
rareJJя со сме1uа1111ы~ возбу>кденн t I u nн' ектр вн
нсн11с злсктр11ческоrо равнооесия 11 (см рн 14 4) ураа
х11рnюер11с111к11 11мl.!ют 1 акщ, же онд ypaei,c 1111e чаtrотн r,
ш1н• ураш1с111111, заr~нс, 111,ые длн дв;,гК:тк II С(Jответству
тельным возбуждением Вс:ледств1tе тогое~~ с l1Qt11eд ва
гатеJJИ со смешанным ооэбужде,sllем uмn11J O электрода 1
/{
.
" , ,т две обмотк11
00Jvужде111н1, р..:эу.1ьп1рующнй маr 1111 тн••li n
.
,
~ uтсж окаэы
ввстся p.i 01 ым ~уммс магн11тных потоков, с зд ваемых
ПOCJICДOIJDTC/lbH0H И параллельноn ОСiмоткаr.111 В б
ДСНIIЯ.
ОЗ )Ж
Ф=Ф,+Ф1,
где Ф1, Ф2 - маг1111тныс потоки, создаоа мые последо
ватсль,~ой 11 1111раллельноli обмотками возб)жде1111я.
Gлаrодаря 11а11н1111ю двух обмоток возб ж е1111я (по
следовс1тсльноi и nараnлельноft) св ства з,ектро4внга
тел t 110 т"н1111ого тока со C"I wанным оэG1 ж4енн м
предс~ аuляют с:06011 неч о среднее между (Dolicтвu~ш
Д811Г3ТСЛеii ПОСТОЯIIIIОГО то З С парал CJIЬIIЫM И последо
оательным возбуждением Поэтому частотная хар кте•
р11ст11ка лl!ктродв11rателя со с еша I ым во бужде1111ем
11мсст внд, 11рсдставлс11ньr, на р1•с 14 5 (эnвнснмость З).
нз котор го 011д110 что зт характ рн
ага
ется м жду 11астот1 ы, 11 х рактср стнк
по
СТОЯIIНОГО тока
ным
nозбужде1111 м Э
Ж•
ДCllll<'M об
ер
ДI
ра
9Т
flo
ЯК
-
TII
гот
мad1-hack.norod.ru
Прене6реrая вл11f!HlfeM реа1щн11 якоря о процессе
нэменення наrрузкн, можно 11ринять электромаr1шн1ый
момент дв11rатсля пропорцнональным току ~коря. Поэто
му ме.,ан11ческ11е хзрJктернслtюt двнгателсн nостон 11ноrо
тока имеют тако11 же внд, как II соответствуюu111е ча
стотные хзрактерист111ш. ЭмктродвнrаТ\!ЛЬ с параллель
ны~, воз6ужден11ем 11меет жесткую механичес1<ую хuрак
теj)нстнку (кр11вэя /, рнс. 14.6). llэ этой харакrср11стнк~1
видно, что его частота вращения с ростом момента на
грузки снажэется незначительно, так как ток воз6 ужде
н11я при пара,,лельном Вl(J!ЮЧеннн обмотюt возбуждення
и соответсrвенно маrн11тный поток двигателя остаются
nракп1ческн неизменными, а соnрот110ление цепи нкоря
относительно мало.
~внrатели постоянного тока с последовательным воз
?ждение; вмеют мягкую мехаю1ческую ха раю ер11стику
кривая , р11с. 14.б)' поскольку ~ нэмен.еннем момента
наrрузкн на валу изменяется ток яко я
но, н магн,пный поток двигателя. р , а следователь-
D.внrателн постоянного
деннем имеют более мяrк тока со смешанным еозбуж.
тику (~.рнвая 3 p1tc 14 б{ю механическую характернс
ныи возбvжден~ем ·и 6.
' чем дnиrатели с параллель-
.
,
олее жесткую
последовательным возбужде
, чем двигатели с
О·
нием.
днон нз важных х
постоянного тока являе~~=ктеристнк электродвигателей
т. е. завнснмость элект моментная характеристика
якоря двигателя М (/ ) дромагнитиого момента от ток •
1оэ6ужд
••
ля двиrате А
а
ьоря о:~:ем зависимость между Л,: с параллельным
деляется выражением М _о~ентоr., и током
-
wФ/,. Пренебре-
11
гая ол11я11ием реакц11н яко1щ дш, sти
nрннлн, Ф = coпst, IICJJl.'дcaнe че1 o'Jf. двн1 внлсl'I, м жн
11ри И = coпst 11редстав~пся 8 виде 11 заn~t<.нмо н. М 11,
через 11.1ч11110 KO(Jpд1111a·r (J·~в,1снмо Р~моn, прохо11я ~
Д11я до11гатедРЙ с rюследоеnте~~,и~ рис 14 7)
завнс11мос11, Л1 (/.) нот1сн:и бодес с
возGужд ннtм
дяutий в 1шражс1111с М = ,.ФI, маr:,•~;нон, так к,1к вхо
ся фу11кц11Р11 тuка якоря . При некот~ы~ пrнuк являет
длл эт11х до11га ГРЛен можно принять Р х МАопущr1111ях
.
, что
== k/2 rд
k - соотвt 1ствующ11н коэффиц11ент пропо
•·
е
13 реэуJ11,1 атс моментная характерн р11нuнапьност11
стика дnнrатепен
постояюIоrо ruкa с noCJteдooa rел~ным
6
11оз ужде1 нем
11редста111псп в 1111де квадратн411оi't эавнсн
•
.
мости, прохо•
дпщеи через начало координат (кривая /, рис 14 7)
Донrател11 со смешанным воэ6ужден11ем имеют мо
ментвую хар,-кrср11стику, Jан11мающую сред11 ее положе
ние ме;,~,ду защ1с11мос1ям11 / н J (криnая 2, рис 14 7)
Ра6оч11с :н1р:1ктсристики двигателей постон1111оrо ток~
представляют собой зав1ю1мост11 частоти 11раще11ия п,
момента М, то~<а я~-оря r. -
и КПД (IJ) от полезной
мощности на ва,1у Р:1 эл1:ктродв11rате,1я, т е. п (Р1),
М (Р2), I. (Р2), 11 (Р2) пр11 нснэменном напряженн11 на его
зажимах И = const.
Рабочие харакr~рнс,юш электродвигателя постоянно
го тока с параллельным воэбуждсн11ем предста11Лены на
рис. 14 8. Из эпrх характернст11к вн;ню, что частота
вращенвn 11 злектродонrателей с параллельным воэбуж
деннем с у~;слнче1111ем 11агруэк11 несколько уменьшается
Зав11симость полезного момента на валу дв11rатепя от
нагрузкн Р2 представляет собой почт11 r1рям)ю линию,
так как момент зто, о доиrателя пропсрuнонапен наrруз
ке на 11злу: М == 9,5SP3/n. Искривление указанноn эа
внс11мостн объяс11яl'тся некоторым сн11же1111е,,. частоты
враще1111я с у11сml'1ен11ем нагрузки Прн Р2 = О ток, по•
тре6пнсмыli э.,1сктродш1rате..~ем, раве11 rоку холостого хо
да Гlр11 ) вел11ч1:111111 мощности, розвнвасмон 911е~.тродви
rатепем ток якоря увелнчноается 11риб ~,з~,тельно т~~
той же ~ав11с11мост11, что н мo•relfТ наrруз:;0~~Р~"~~•ален
кnк при ус1I001111 Ф = consl ток якорятеля опрtделиют
моменту 11а1 рузк11 КПД 9nектрод 1rr у к м шносrн
как от11ошен11с по з11оi! 1о1ош11остн нu 88
потребляемой 11 сети·
'11
,,,
т, р+f,. +Р"tР.+Р.
р
р
мad1-haclc. .narod.ru
Элу· р1 = UI- мощ-
я мощность на в ,
где Р1 - nолеэ11а
кт одвиrателем 113 литающеА
ность, nотре62ляемзя ,:е ,,Jеские потерн мощности в
сет11; Р,. -_J •R• - ;,./f_;
1!:,I!R, _
9лсктр11ческ11е потерн
цепи якоря, Р.. 'жден~tя· р _ меха1111ческие по
мощност11 в цеr1_11 8036.: ._ доба в~ч 11:; потер11 мощ11осr11;
тeptt мощttоспt, 1Р0•с•т•11 8 маr~tt~топроводе нu 1·11стсреэ11с
Р. - потер11 ыощ1
н внхреОЫt: TOKII ,
б
КПД Э.11е~,.,родонгателя с увеличе1111ем мощ11остн ЫСГ•
арастuет II дост11rает максимального значения при
~~л:внн, что перемеиные потери мощностн в электрод11н
гате.1е оказываются равным11 постоянным потерям мощ
ностttвнем,т.е.Р.=Р,.+Р,.+Р...+РАо••
Рабочие характер11стнк11 электродв11rателп постоп11110-
го тока с последовательным возбуждением представлены
на рнс, 14 9. Неско.,ько другой вид рабочих характе
рнст11к этого э.1ектродв11гателя по сравие1111ю с дв11rа
телем с nарамельн~1м возбуд11телем объясняется тем, что
с нswененнем н:~грузк11 на валу (мощности Р2) про11с
ходнт также 11змснен11е 11 магнитного потока.
Ра6i)ч11е характеристики электродвигателей постоян
ного тока со смешанным возбуждением представляют
собоА эаенснмостн, занимающие в прямоугольной систе
ме координат некоторое среднее положение между ра
бочими характер11ст11камн двнrат~лей с параллельным
• nослел.овательным возбужденнеи.
Важным является также возможность регулирования
~~~оты еращt1111я электродв11гателей постоянного тока
,..,а.,нз аыраженнli для ча
•
.а
стотиых характеристик 11оказы-
ет, что частоту вращен
. oro
ня электродвигателей постоян
тока можно регу
•
l1U11О11енне11 б
пировать несколькими снособами·
АО авочноrо сопротивления R
•
106 U UC11b ЯКО·
рн, 11 ,ме11е1111см м:~, 1111т1101о пщока Ф
11
прnжс111111 U, 11oлno;11111oro к двнrанлю 11
Од1111м нq 11а11Сiомс pncnpo~тJJ~ 11r1111ы
соб ре1 ут1рl)в;~1111я частот I ращенн
01
пкорн ,лсктродuнr:~те III доl'\·,оочн()rо
С yueЛll'ICIIIICM lOll[JOTJJUЛCIIIIЯ 11 цеш1 Я
pl!DIIЫX усл, IЧШХ 11po11cxuщ1r CHltЖ 11не
1111 н 11р11 тuм •1см Сiольше соnротнвленне
тем мс11ы11с •1ai;тo1·J вращения sмк родоt• 8 tteщi якоря
П р11 IICIIJMCIIIIOM 11,1Пряже111111 nнтающе
111Н!13
менном моrн11тном потоке в процессе 11 ния
311а
че1111н LО11ро111вле1111я якор11011 цели мо,кн учить е
мевствQ •1acro1111 rx хnрактер11стик, наг, a•Jep, д.1я э к
род1111rателп с II р 11' ;rьны
1
4
1')
llренмущество рассмотр
м11 я
заКЛЮЧIJСТСЯ R cru OТflO IП
жно
ст11 полу•111 r,, пла1 но
wнрою1х пределах (о
Чi.lC ОТЫ п•••) К I С
OTIICCTII ТО, ЧТО
ноt r11 в доб::~ во•
с уме• bШClll!C
МОСТЬ IJCПI) t,
11аратуры
пировать
ее HOMII 1
И1ме1
11ен1111 11114
т
IIЗMCl/1'111111 M3ГIIIITII
П
ем частот1ю11 х р
Р
нoru тока с параллель 1
11ом з11а•1е111111 ннr1ряжс 11 11
мad1-hacli:i.narod.ru
•
еnн можно полу.
~ен1tя нкорнон ц предстаеленнt.1)(
w значен1111 соnрот;:~~х ,хар,нпернстнк,
но семе,iс1во чJсто
умс11ьше1111е,..
Чltlb 1
, JtCTltK, С
~О
на p1tC 14.1 • 3 ЭTIIX харэкт,р ,я 11де.JЛL,IЮГО ХО, .
как в11д110 н • стота ераще111
.от
Так K.Jк прн
тока ча
зpJCTil, •
мэrн,пного 110 дв11rате.1я по во якоря э,,сктроден-
стого ,ода ~.,ектро авноit ну.,ю. ток нт от маг1111тноrо
ча~тоте вpawo11~;~o~oi1 ток, не JЗ/~~с семейства не бу-
rателя, т. е "iотные характернст п нчем жесткость
потока. то чJс ы"н друг другу, еРн,,ем ма rн11т11оrо
ал.,е.1ы1
уменьш
б
дут пар ,1е11ьшается с з двнrате.,я о ычно
характерист11к !ние маrн11тноrо поток ток обмоткн воз-
потока (уве.11~:я так как прн этом ttоминалы,ое. его
не про11эво.11~вы~ает допустнмое, т е~.~rн11т11ого потока
бужденн; tакнм образом. 11эменение ення электроде11rа
знач~~::т реrу.1ирооать частоту :i;r~ ее з11а•1е11ня, что
~: :: ·только вверх от ,,о~~•~~~л способа регулнроRання.
является недостатком д:~ба с.1едует отнt>сти также от-
к нсдостаткdм :этого ~по
реrулнрован11я вслед•
6 ьшо11 диапазон
.
стн
нос11те,1ьно не о.,
•
по •~еханнческои проч но
оrрзн11чен~1н
•
стене 11а.111 чня
O внrате.,я.
н коммутац1111 э.,ектр д пособа реrулнрования RМЯ ·
Пренм;·ществом данного с
•
с параллельным
для двн гателен
ется его простота.
изме//евнем сопротнвле-
1оэбужден11ем ;то достигается R е цеnн возбу ждення.
ння/~;~~:~~~~~н~~~t:~:~:а то~а с r~оследовател ьны,..
1оэбужде11ие~ изменение магнитного потока достигается
wунтнров ан11ем обмотки еозбуждения сопротн влев нем,
имею щим соответствующее значе 11 ие, .,ибо з амы ка нием
накоротко опреде.1енноrо ко., и честеа ен ткое об мотки
аоэб ужден ия.
Широкое применение, особенно в злектропрнводах,
аостроенных по системе генератор - двигател ь, получил
сnособ регулнровзння частоты вращення путем из мене•
111111 напряже ния на зажимах якоря двига т ел я . При по •
сто1111ных магнитно" потоке н сопротнеленни якор110А
..1 1 • результате изие~rеиия напр11же11и11 на якоре мож •
11О IIOly,iнть семейство частотных характеристик
В 11111естае nр11мера 111 рис. 14 . 12 представлено такое
1О llастотныа •арактернстнк АЛ11 tnектродвнrвте•
L'lllliым 1016ужмнием.
DOA1oAJ1мoro 11аар11•111и11 частота •Р•·
&o.lloetoro xo.u 11t а соотаетстаии с
,,. 8Мра. . .. . . . llllllllerq apoaoplUIO•
п и, ,u ,,u1 ,11.
ttJ.1L110 ,Iаnр11;ц
рот
CHIOQ т
п"
11, 11_
нв11ен11е uerн1 •к как con
t------ ~
ttеизменны.,., то ж:кr,r,я остаетсн
п,,
11,
ства механнчес сткость семrА.
п,, t----- ~1 1,
о
не
кнх харак
отличается
теристнк
тестnенной ме от жесткости ее'
ханичес и
•
тернстнкн при И = И ко харак.
Преимуществом "'
'•
ного способа
рассмотрен
ляетс11 шнрокн~еrут1рования яв-
Р11< 14 1~
ння частоты д11аnаэон нзмене-
че11ия 1,оте ьв~ащення без увели.
таткам дан11ого способа следует 0:~,ест°щностн К 11епм.
необходим источ1Iнк регулируемого пи: то, что при этом
ння, а :но приводит к увелнчеиню м ающего напряме
стоимостн установки.
ассы, габаритов н
Задание по работе
Оз11аком1пься с устройством н констр •
укцнен нсспе,
дуемого э11ектродв1Iгателя постоянного тока с пара
.
ным возбужденtiем
ллель
2. Снять н построить рабочие. ме~аннческую н частот•
ную характернстнкн эмктродвнгателя постоянного тока
с параллельным возбуждением.
З. Составить краткие выводы по работе
Методические указа11ия м выполнению работьt
1. Оз11аком11ться на демонстраuнонном стенде «Ма •
швны nостоннноrо тока• с устройством з.,сктродвнrатеJ1я
постоя нного тока, а на лабораторном стенде - с прнбо•
рамн, аnnаратамн н подлежашнм испытанию эмктро
двн га тел см Записать в отчет по лабораторной работе
технические паспортные данНЪlе двигателя
Тнп -...,сктро411нrатt"1и•
Ноwннальн111 иошность, кВт
Номннальн~ напр•жtннt, 8 •
Номнн,пьнаА частота ар•шенна, о6/wмк
Номнкал1tныА ток, А
H0'4HHoJISHЫ~ кпд
П21
1,5
220
JOOO
8,8
017
с• rtнtpirop notroiнмo о
• 8 kDЧtCTlt .мектроА1"r1тt.11Я ..,\"IOJIWYf'Т
TOl<I ТНПI П 21
мod1-hack.narod.ru
нг:.rель. пос_то111,.
, . . t·rенда
«До ~ы,он схемой
а6очсй llaltt.~
с nр111щнтtа. снят11н .~а-
2. 1/n р II COO'f6C!CTOIIJI С"УЮ цепь Д//Н К" парил.
тока•
rрнче "
готоu
н<Jr" 13 собрать э.1rк. елн nосrонн110 •1еско1i цет,
р11с. ':,~111к мrктродn11r;1Мо11таж злектрнкззан1101i на
р.~ктер аоэбужд~1тя ж110Ji схеме, у . ыт,·емurо
ле,1ьноrо с1ю мо1на . валу нсп
J
nро11Jв<>.:щrьвсогл:есrве 11агруэк11 11:тромаrннтный тор.
нс. 14.14 . ка сnольэуется эле н11ется nрн 11зме-
;лекrродв11rате:1н о':,ент которого нзм\111111 с помощью
/olOJ, тормоэнон е:~ 06.11отка.х воз6r~д наnр11же1111н. Yп
ltellllll тока в ·точн11ка /IОСТОЯНН
KOЯTKOli «Момент
р
еrул11руемоrо нс nронзводнтся ру . но1i 11:J 11а11ет1
е тормоэо.11
•
рас,ю:1оже11
равленн 'КТ OДDlff3H',1CII»,
наrррк11 злее [сrронсrва». частоты вращ~нвя
•Наrруэочны •1011ента на валу " нзме1нпель11им11
Иэмере11не ,, • ронзвод1пь
6
р
• эле нродвнrа rе,1я n nоложе1111ым11 на нрн о .
якоря
л· ~) рас
прпбuра.1111 (arp~rar ~ • •
нео(S.
ной nа11елн. ·следуемого электродв11rатет1
Перед пуском 11с
•
ходнмо убед11rься в том, что~rо еостаrа полностью вве-
а)
солрот11елен11е пусков Р ход~псн 8 крайнем
0 реостата на
).
дено (ручк~ нусковоr якоря двигателя разомкнута •
левом nоложе111111
-
цеп1, 8 цепа о6мотю1 оозбуж.
б) соnрот11мен11е реостата выведено (ручка рео-
дення электродвигателя "лолност~~ находнтся в крайнем
crara • Реrу.111ровка возuужденн
правом nоложенинJ;
6
в збуж.
в) напряжение, 11одвод11мое к цеnн о мотк11 о чка
дення электромаrн11rноrо тормоза, равно нулю (РУ
«Момент нагрузки электродвигателей. находнтся о краА-
11е11 левом положении);
r) значение пнrающеrо напряжения электродонrате
,., .
установлено равным номинальному его •наченню
и_= 220 В. Установка nитающеrо наnряжен11н 11ронэ
lОА11тс11 кнопками •t• и с/» на nане.,н «Наrруэоч11ые
JСТРС1Аст1а» при предварительно нажатой кнопке с Вкл.»
q n■непн «Машины постоянного тока.;
А) 111111атнем к,tопкн •Агрегат N, 2» на nанелн cHa-
rppo.,..,e УстроАсrва» включено напр11женне nнтанн11
~-•оА цеnн нзмере11н11 &1011ента н частоты враще
•
~ Мектродвнrателя.
._._ _,,.. ....,_,,.,.., .........,..
IIJcaoвoro Рtостата III ао.поасен1111 с1» а no-
c 8'цер•ао1 •11е11еан а ••~
11
RJIOwtжy-
8
,е,,,,._ •-1.а с. 1юс.ё - .. ,•. ..,.
Рис 14 13
1z
'
~
'
61
12
9~9999
111111
J..
99999
11111
'
6
19999
11111
999
78
111
99
9,о
11
11 ,z
ЛIJ(~-
Рнс 14 14
3
мad1.hactc..narod.ru
rora врJще1н111 якор11 дв111·атеп 11
npouccca n)·cк:i. к\JГ~~,;;:е•,я значенне, nycкoвoit реостат
nрнннмэет yciaн.ioi 6 ть выведен (рукоятка 11ускооога
п<>лностью Д().,жrн6 ы в кра~)нем правом положеннн -
реостата до.мкна ыть
ПOJIOЖeHIIH с7») .
(/)
4 Снять меха1111ческую п (М}, частотную п • н ра.
бочне xspJктepнcтJJl\11 элеh-тродв1сгателя - М (Р,), п (Р2),
/,(Pi)н'1(Р,) пр•• и=U,•• =const н /,= /,••• ==
= сопsС
а) осуществ11ть загрузку электродвигателя ~ помощью
электромагнитного тормоза; нзмененне момента электро•
.wагнитного тормоза должно пронзводнться плавно; в на.
ча.1е опыта устанавливается ток возбуждения, при ко
тором прн ном11напьных тстающем напряжении и токе,
потребляемом двигателем, частота вращения якоря рав
на ноwннапьной; это значение тока возбуждения дви
гателя nрнннмастся равным иомннальиому; в процессе
проведения опыта этот ток иеобход11мо поддерживать
неиз11енныw;
6) первые точки характеристик снимаются при хо
лостом ходе э.1ектродв11гателя, т. е. при уменьшенном
до нуля моменте электромагнитного ториоза;
в) постепенно нагружая электродвигатель до 3
ння тока равного / - 1 21
наче
показа :
-
,
. . . , произвести
регистрацию
(
ннн всех нэмерительиых приборов для 6-7
вк.,ючая точку номинального
точек
деннА записать в табл. l'4.I . режииа) • Данные наблю-
Таблица 1 ◄ .1
Но■ер1
-. ,..
И11111tремм1
Bw•мCJltн"
•••
и.
,..
,..
в
А
А
..
м.
1,
Р,,
-
оО/••• н."
Р,,
А
Br
Вт
1
1
-
1. Обр1боr111 рез
а) ао реэу11ьтат1льтатов нэмереннА:
...._ilD11(М)
м ltэмереннА n 4
,,-lfИe.t1· и частотную 11 (/ ) х~р ПОС:Тронт~. меха•
8) • l'Uу.1ьт
•
•хтеристнкн мект•
•
•там мэмерениА 11
:Т::РАНнатноl снс:т•wчнс:леии1 n. 4 no-
• '· е. •••11е.:::J•Ооч11е хера&•
II011811тa М,
частоты, вrэ111е1111я IIKO[JR n, тока 11
noлeзttnlf мощ11ост11 Р1 113 Вал корн /, н l<ПД
nocтOHlfltOM IIOMHIНl/11,IIQM Э11а у З.11ектр1Jдвн,ате r, 1)1
t
чс11нн
ля np
""' u.0• = co11s 11 11остоя 11110м токе lidnряже,,ня U н
110м1111алыюму cru значению
00
JGуждення р' ~вном
Выч11с1111ть rасчет111.~е зна•ссн
тока, no1peCiм1~мoro электродвurня велнчн11 :
n ателrм
/=/,+I• '
мощности, пот[Jебляемой мектро•д•внrателем
Р,= U/;
,
полезной мощ11осн1 на валу электродвиrателя
Р2 = 0,105Mn,
где Р2 - мощность, Вт; М
-
момент, Н, u
9"1Н)
~ (1 кГ1,1 ,,_
=
,о • м , rt - частота вращения якоря об/
к~эффнцне11та полезного действия электрод~нгат~~,
'1 = Р1/Р1,
КонrроА•нш ,опреем
1. Обьясннте упроitсно н nрн,щмп ае!\ста•я ,.,ктроАанrатu,
nостоянноrо тока с 11ара,1пельны11 1озбужаенн,11
2. На~ертнте схему эпектроаьнr,тмя лостоянноrо тока с п1р1п-
11ельныы ~оэбужле11нем с nускоеоА и реrупмру,ощtА 1nп1ратур,3й •
nояснкте на,наче11не асех ахоаящмх I схему sммеитоа
3. ! !очеwу nрн уменьшеннн ток, 1g,буж1,мия J.1tктрод1•шеп,
nосто11нноrо тока с лараллельны11 1о.збуж.аенке11 частота 1р1шенк,
его якоря возрастает?
4, Как 111меннть наnраеленне вращения мехтрwиrатм,й nо
стоян11ого тока С пара.,лельны11 Н nocлtAOIITCJl~HЫW 101бу•А••·•• 1
б. Почему у мек1'род1нr1теля nостоямноrо то11 с n:::'"::
ны11 во,бужденнеw с уаинчекнс11 11011tlll'I нarp)'31U1 •• У
р1стает ток якор11?
А nocтo•••oro
8. Почrму после окончания nytкa мектродакrаw~;
тока пускоаuА реостат доnжсн быт~ ■ы~А•Н nоп~:,атродамr11tАtА
1. Как 11ронСJ1однт процесс са11ореrулнро1•н•1U1 •• , . , ,
11
постоя ннс,rо тока прн 11э11tнс11ни момент• ••~
11 ~ращекиа "''rтро
8, 1lеречнслнтt способы реrу.11нро11н•я ••
Аlнrатсля ПОСТОRIIЩ\ГО TOKI
шеА noeтo•••oro ...
11, l!язовнте прсн11ущест11 мектроАРГI
рвsпкчных способов во~буждснн•
11.uriтмtA nOCТOJl••oro n>d
10. Kak~ апнnнне на раб У меаТJ)Q w u w••" oбptJ1 i,p"
с nарв11лельныrос н с11tw1нкы11 IIО3буж.аrнн
JJельноА обмотки ао3буждеин~?
мad1-haclc..narod.ru
р абота 15
аторная
лабоР
.
генератор
~ синхро11иын
Трехфазны1
строilством, ра.
Оэнакомленне crуенератора, спо-
6
от ы. режнме
нстн-
uельРа • ииыв
характер
роннон маw
основными
ботоil синх ронюацин ero и
собои CIIHX
каин.
о етические подожения
Основныt те Р
тока у которых
р еменного
'
бе
машины пе
IIЛlt потре ля ·
Электрнческ~еернодов rенер11руемог;етtя существует
междучнсломro тока н частотон вра нх онн ь,и н.
wого перемен~:~освяэь, наэываютс\ ~:шин~ являются
же~~=~вн~~н частямн сннхров~:ощающшiся ротор 3
неподвнж11ый ста;оtаз:х ; статора, представляющего
(рис. 15.1 , а, б).
Ркс. 15,J
собой цнлнндрическнii маrннтоr.ровод, набранный нз
оrАuьных листов электротехнической стали, размеща.
DrcJI nрово.11ннки 4 обмотки статора, В конструктивном
ОТ1Юwе11ии статор н обмотка статора синхронной машины
ар••1t11nкально не отличаются от статора и обмотки
cra!Opa 1синхрои11оjj машины. Вращающаяся часть син
lр08аоt маwкиы - ротор 3 - выполняется с ,лектро
......,.1ми, обмотки 4 которых nитаJОТся постоянным то
-.
'1ера скстему контактных колец 5 н создаJОТ необ•
.- - . 1411 работы 111wниw вращающееся асвrнитное
Эrу •асть сннхроиноА асаwннw называют также
а,1,оро11 В процессе работы сннхронноА асаwн•
... ., _ стато,а ••80А11тц ЭДС, nоtтому статор
f1
1
машнны яfiлнс1_сн се якоrщм llнтан,1
этой ·то .1 с1111хро1111011 м,1ш11111,1 u(уuн:стuля я
11НдУ" р го 11cтo•tHIIK..I llOCTOfltll!OГ(J rока 11 1\
011с11мо
·
•rnз сп
зэ
ноrо тока чс ..
~u11ал1,11ы1.: uы 111н~мu "
р емсН
.
n,
"\ ойстnа с ~тои ЦСЛl.,Ю для мощных CIII\X[OНI\ IX м
ус Р спользую ген относ11телы10 11ебо,1ьшнс rсн~ра
JIH 11
,
ТЫ
JJJ стоянноrо тока, так 11..~з1.,1ваемыс в O 3 с; у , '1 н тел н,
n°1100димые оо враще1111е от uала синхронной чаwииы
пр Мошность оозбудитсля завнс1н от мощност 11 си~tхрон
ной маш1111ы, 011а обычно составляет О,5-3% ~~очи
налы~оrо з11аче1111н ее мощности Ротор н1хоходиых сии
хронных ма1u1111 uыпол11яют. как правило. с явно выраж 11
ными полюсам11 (р11с . 15. 1, б). в то вrемя как ротор
быстроход11ых маш1ш выполняется с неявно вырnжеины
ми полюсам11 (рнс . 15 1,а).
Синхронные машины ш11роко 11сnо,1ьзуются 8 качест
ве синхро11ных генераторов переменного тока I Iрн ,rом
механическая энерг11я, получаемая с вала nсрвнчноrо
двигателя, пр11водящеrо во вращение ва,, генератора,
преобразуется в мектр11ческую ,11ерr11ю II оаается 8
сеть переменного тока потребителям ,лектро,нерг1111 На
современных электрнческих станциях нсзавнсн\lО от нх
типа II мощности о качестве трехфазнt.1х нсточнаков
электроэнергии 11спол1.зуютсн исключительно синхронные
генераторы
Назва1111е генератора опреде,1яется nервнчным двн•
rателем, 11спольз) емым для вращения подвижной часrн
синхро11ной маш11ны. В зав11симостн от ,roro раз.,н•
чают г1цроrе11rраторы. турбогенераторы, д11эмь r, нtра
торы II дв11гатель-rе11ераторы В осно1Jу работы сннхрон•
ного генератора положено явление электромагннrнон
нндукцнн Прн включе11ни обмотки возб)Жден11и ротора
под наnряжен11е в ее цепи появляется постоянный ток,
ротор возбуждается II становится мектромаrнитом
При вращен1111 ротора воэннка~r 11рnщаюшссся маr
нин~ое поле электромаr1111та, м11гю1тные с11,,ооыс л•~~н
которого 11сресскают проводннкн обмотки як ря (
тора) н в соотвстсп1н11 с законом ,ле;.,ромаrннтнон
1111
ДZ'кuнн нn оодят n !но11 обмотке ЭДС
откн як
;:JДС, 11авод11мая O каждом провод11ике обм
.,..,
118
Ря. заоиснr от скоросr11 двнж 11ня пр II дн1tка 11' 0
Нон
88
М111щ Пf)OIIOД/tltKEI / Н ра нальн
мап111 т11011 1111ду1щ1111 В II ао ушн м
нnвод
'
мм
у 11му10 u 11ро11од1111кс в к жд1,1
чстом нол11ч ственно/i вэа11иосв и 8
мad1-hack.narod.ru
дят 113 вырзжен1111
е = В,/11.
е атор предназначен д;1я полу.
так как с11н.,ро1111 ~11;дср то 8 каждом из nровод,111.
чен11я с11нусо1tдальнон е д~лжна возн11кать элементар.
КОВ 06~10Tkll якоря ТЭКС
ная с11нусо,1дзльна_я сЭкдор~сп~ вращен11я ротора, как это
При постояннон
б
нной формулы, для. о есnечения си.
с.,ед}'ет нз пр11веде
й
• ЭДС нео6ход11мо
чтобы магн1пны поток
нусо11дально11
•
.
t1лн магнитная 11 ндущия), сцепленныи с про~одннко м,
;акже изменя.,ся во времени по сннусоидальнои зависи.
мости. в реальных условиях это достигается в результа
те о6еспечен11я с11нусондального распределенвя магнит.
ной нндукц1111 в воздушном зазоре машвны путем созда.
ння соответствующей формы полюсных н ако нечников
для синхронных машнн с явно выраженными полюсами
и соответствующего распределения обмотки возбуждения
вдоль окружносн1 ротора для машин с неявно выраже н
нымн по.,юсами Подавляющее большинство синхро нных
генераторов, используемых на прахтике, я вляется трех
фазиы~ш генераторамн В этом случае обмотка якоря
(статора) генератора выполняется трехфазной. Соедине
ние обмотки якоря может быть выполнено звездой или
треуголью1ком.
Частота ЭДС, наводимой в каждой фазе обмотки яко
~~~ннхронного генератора, находится в строгой зависи
ла о6ноот чнс).,а nap п~люсов р н частоты вращения (чис
ротов п ротора :
f = рп/60.
ЭДС, наводимая в кажд • ф
аронной машины так iКе он азе обмотки якоря син-
hlисит от маrн~тного поктак н мя асинхронной машины,
ока индуктора
Е = 4,44kofwФ
rм "-
,.,
ч - обмоточнин коэфф
;'); u, -
число витков од~ц:енфт обмотки статора (яко•
.. ;; амплитудное значениео маr азы обмотки статора;
о;:юсоа индуктора,
ннтиоrо потока одноА
••llиэ ва>к11еiiwнх хараkТе н
...,..::7с11
характерис:тнJ :тик синхронного re·
н 11ал11етс11 "
олос:тоrо хода кото•
0
:_•н(ератора. Она с:8,.":М~:: хараJСТерн::Тикоl
001Рtбнтuя aiiea~ nрн ОТкnJОЧенноА
Pt•11), т.• . 8 ре-
Е,
/.,
;.""'l
,,/
1
,,/
✓/
//
/'1
/I
/
/
с[]'•
/
I
х
о
lt
Р11с. 15.2
Рис. 15 3
жиме холостого хода. Характеристика хал
,.•
остоrо ход
представляет соvои зависимость Eo(I) т
а
ЭДС
•,
• е. зависи-
мость
холостого хода от тока возбуждения (на-
магничивающего т~ка) индуктора сннхронкоrо генерато
ра nрн п?стоя11нон частоте вращения 11 = const (при
постояннои частоте генерируемой ЭДС f = const) и токе
нагрузки / = О (при разомкнутой внешней цепи якоря).
Опытная характеристика холостого хода синхронного
генератора (рис. 15.2), так же как н характеристика
холостого хода машины постоянного тока, представтIет•
ся двумя ветвямн, что обусловлено влиянием явления
гистерезиса магнитной системы машины. С увелнчениеи
потерь мощности в магнитопроводе на гистерезис раз•
двоение ветвей становится более значительным.
Современные электротехнические стали, применяемые
для магнитопровода электрических машин, характеризу•
ются незначительными потерями мощности на rнстере•
знс вследствие чего расхожденне ветвей характеристики
хол~стоrо хода оказывается небодьшнм. Поэтому 0"!
рой усредненнон
представляется обычно в виде некото
•
15 2 cnлowнon
зависимости, как это показано на рис. •
кривой.
.
но что с yeeJJH•
Из характернстнкн холостого хода ВСдсннхрониоrо rt·
чением 1IамаrIIичнвающеrо тока /, Эд ·'кому закону.
по линеn
нератора ё0 возрастает почтн
душного ,аэора,
Наклон характеристики аавнснт от воз
увеличиnвясь с увел1111е11ие1,1 послсднег:я тока ooэбy)l(Jle·
В процессе дa11ьнcilwero воэраста~ системы r,tаwнны
ння nронсходнr насышсн11е магнитно отоков рассеяния,
н, как слсдсто11с 9ТОГО. увслнче111;е:не нарастания ":В
8 реэул~.rатс чеrо происходит си~ ,ость ~ар•КТ нети
водимой ЭДС При этом лине ;
11
хо,т ие•
холостого ходо нарушается и пр
мad1-haclc..narod.ru
-
eiiw~м насыщен1111
Однако при дал:виетствующ11i1 этому
скрнв.1ен11е. ,ашнны соо снова ста1юв11тс11
« r~~1rнo1i с11стt?мы11к~1 хо,,остоrо ход~ном относнтельно
ма сток характер11ст не6ольш11м накл блюдается в маr.
}ЧЗ
}·же с
это на
линейны)!, но 6110 тому, как
х сердечников .
осн абсцнсс, подобез ферромаrннтныктрнческой энерrн11
н11тных с11ст_ема:нш1 потре611теля эл:ратора в его цепи
При под1v1юч синхронного ген нх онная маw11на
к о611откам як~~~руэк~t При этом :~~s/азуя механнче
воэн11каеr 1
°if тать как нсточннк, npвнчноrо двигателя,
начинает ра O по.,учаемую от nеротребителю электро
скую энерrию, отдавая ее в сеть n
8
происходящих
в элеk-тр1t~с:}Юрассмотренн11 nроце~~0г;нератора можно
энерг11~. те, ~аждую фазу си~хрон~~ный однофаэны.1 rе
при р~ оивать как некоторын у~ния к зажимам кото
~=с~;:?сннусо11дальноrо наn!::~:юща~ в общем случае
Р0 подключена нагрузка, 15 З) В рассматриваемом
рог • ер (рис.
•
·
ко
мп ~екснын характ
аботает в качестве источ-
•
я машина Р
п
режиме синхронна Е II ток нагрузки / совладают о
инка поэтому ЭДС
положительных наnравле-
•
n II заданных
направлен11ю. Р орым законом Кирхгофа урав
ннях в tоответсrвнн со вт есия для схемы (рис. 15.3)
ненне электрического равн::ной (векторной) форме
можно записать в комлле
t=(J+Rl+jXl,
где Е - ЭДС, наводимая в фазе обмотки якоря сннх:
ронноrо генератора при нагрузке; / - ток нагрузки,
и ... z .1 _ напряжение на зажимах синхронного rенера•
тора, равное произведению тока нагрузки на полное
соnротнвленне фазы потребителя электро9нерrин; ·R -
активное сопротивление фазы обмотки якоря (статора):
Х - синхронное индуктивное сопротивление фазы обмот•
11111коря.
Активное сопротивление якоря R синхронноА маши•
11М обычно невелико, причем R<X, вследствие чего ак•
Т11811ое nценне напряжения на обмотке якоря имеет
T8Qce относительно небольшое значение, nозтому алия•
. _ ero можно nреиебреч~., считая R - О.
С Jlltroм noro УР••неиие мектрическоrо !!••нон•
•
1~ к более простому 1114у: t - О + JX/.
1
"".-еtа•и с 11'1111 YP•111eue11 nостроеаа уароо
аа~ Allarpa11111 CIUllpollJIOro rемера,ора
- ~, , ац lllrll1110·•~ aapqrepa ...
и
Р11с 15 4
Ри, 155
Из векторной диаграммы видно
опережает вектор 11апряжения (J на' 3~~н~ектор ЭДС t
оп
"ах генератора
на угол . ри этом с увеличением тока нагрузки этот
угол увелнчнn;~ется, вслед~твне чего угол о называете
углом нагрузк~1 синхрон11ои машины.
я
Важноi1 характеристикой синхронного генератора яв,
ляется внешняя характеристика И(/), т. е. зависимость
напряжения И на зажимах генератора от тока наrруз•
кн / (тока якоря). при постоянных значениях тока
возбуждения (/. =
const), коэфф1щиента мощности
(cos <р = const) и частоты вращения ротора (п = const).
Математическое выражение для внешней характернс•
тнкн (рис. 15.5) можно получить, исходя нз приведен•
иоrо выше ураnне11ня -электрического равновесия, если
его записать относительно напряжения на эаж11мах re•
нератора:
(J=t. -
RI - jXI.
откуда следует что при отсутствии те.ка нагрузки 8
•
ення на обмотках
цепи якоря (/=О) паденне напряж
8 реж11•
генератора равно нулю. При этоw налря:не::е:ню ЭДС
ме холостого ход::~ оказывается равным что эдс Е
И Е Если прн11ять,
холостого хода. т. с. - о,
14 нагрузки не нз•
синхронного генератора с нэме~енн~ согласно прнае•
меняется, т. е. Е =- Ео - cons ' ~ока нnгрузки долж·
ден11ому уравнению 11рн уоелнченнн я 113 ,ажнмах re11e
но 11ро11сход11 rь снижение напряжеll~х сннжею1е наnря
ратор11. Однако, в рсалы1ых усл~:т падения наnря~
жения 11ро11сходнт нс только за коря но также 11 1 л
ння 11а сопрот11олсннях обмотки я ~ 1я я маr нтн
стоне влня1111я рсакцни якоря, 1 е
мad1-haclci . narod.ru
к маш1111ы. В ~ 1rнщессе
oc11oв11oil пото iii 11 оток Ф 1111дук.
110roкn якоря нaoJi ~,.~ш11ны мari1JJТIIL,cтaeтc11 11е11одо11ж.
работы сннхрон~~о обмотки ротор.~ 1~~uснтел1,110 06мотк11
тор,1 от11ос11те.~ьым В то же врем11 о ток нзм('нястсся во
11ым 11 11с113менн__,ря (~татора) этот no В<"ледс гв11с зтоrо
• фаJЫ IJKv
ЗSKOIIY
каж.д011 с~~t1усондаль11ому
II сннхро1111ого гене.
времени по д~"tая 8 обмотке якоФр котори~i ее соэдает,
ЭДС Е, наво • фазе от потока
'
8 отстает по
4
)
рJтор • /" (см р11С 15.
•
льно нeбOЛbllJIIX ПО•
на hолн;бр~еr~я вл11я1111ем относн::оря. можно считать,
~~щност11 в мзr1111то11рФоводевnадает по фаэе с током
терь
А кякоря •со
что маrннтны n_от.:>
к создает
коря / ко'!"оры11 ,тот nото ного потока сннхро11110А
я
•
!ОГО маГНIIТ
~•мсньшен11е основ~
реакцt1Н якоря пр11вод11т к
III' 8/1/IЯIHIR
Д(
маш 11 11ы вс.чедсrв
.
6 ~отке якоря Э . которая
уменьшен11ю 11аводн~•01_
1
i11. ~
0 ; 0 геt1ераторп не равна ero
д/lя 118 rp)жe1111oro с, "'jf Пpir актнвно-нндую 11011ом ха
ЭДС xo.1<Jcтoro хо~а ао.nотребнтель з11ектроэнерг11н об
рактере нагруэкн, ~°::~~sным, /!О 11 нндукт11в11ыы соnро
ладает не rолько< 1 {llндуктнnныl!). с увеп11че11нем на
т11вленнем, COSf/'
xpo1111oro
r э,ш сн11жается 11апряже1111е на эnж11мах с1111
.
J~eparopa за счет пзде1111я напряжения в обмотке яко
ря н влияния реакu,:н якоря
Внешние Хdрактер11ст11к11 синхронного генератора с
учето11 характера нагрузки показа11ы на р11с. 15.5 . Во
11ноrнх практ11ческ11х с.~учаях необходимо нметь напря
•еиие на зажимах спнхро11ного генератора, не нзме11яю
tw1мся с изменением н.1rруэки ( U = const). Для этого
uмененнем тока нагрузки с uелью компе11сац1ш реак
акоря н nаден11я напряже1111я на его обмотках прн
реrул11рование тока возбуждения машины, так
с 1U11ененнем тока /, нэченяется поток, ЭДС, а еле•
ьно, н напряжение на ~ажнмах генератора
~•ровочная характеристика является эавнси
между токаин возбуждения /, и нагрузки / при
частоте вращения п .... const н coscp - conat
8
мектроэнерrнн, при котороll в процессе ра•
нвается постоянство наnр11жеин11 на ,1ж1t•
генератора U - conat.
111а1е характермстмц np11 раu1111ных u-
~eнw •• p11t. 16.О. С
Т":.v,::::.-
1,
Риt 15б
Рнt 157
ном1<нальной происходит уменьшение КПД
генератора .
синхронного
КПД соврсмен11ых сн11хронных гене ато
достигает значений порядка 96-98 %р уверов высок н
й
о,
лI1чнваясь с
увеличением номинально мощности машины . Ха акт
нагрузки также существенно влияет на КПД с Р ер
инхрон-
ноrо генератора, который уменьшается с уменьшением
cos q> потребителя электроэнергии.
Синхронные генераторы в качестве автономных ис
точников переменного тока применяются редко. Чаще
они используются для работы на электрические сетн,
питаемые другими синхронными генераторами {напри•
мер, генераторами электростанций).
Включение синхронных генераторов на параллельную
работу с сетью или параллельно с другими синхрон•
нымн генераторами связано с определенными трудностя
ми. При этом недопустимо вновь вводимый в действие
синхронный генератор подсоеди11ять к уже работающим
синхронным генераторам произвольным включением его
в сеть.
ЭДС
Это связано с тем что в момент включения
•
лнчается от на•
синхронного генератора значительно от
у зажимами сети н
nряжения сетн. В результате межд
потенциалов
зажимами генератора возникает раэностьзлектрнческой
(рис. 15.7, а). которая при эамыканниннтельноrо тока
цепи может пр11вести к появлению УР~есто при парал•
якоря, подобно тому. как зто имеет мн ло 8мнчнне
лельном включен1111 источников с ~~~~нх токов якоря
ЭДС В процессе вэаимодеАстви!I \ОТ значительные
с ос~ов11ым маrнитным потоком возник:внтьси nрнчн110А
механические ус11л11я, которые исо:~iхронноА маwнны 113
деформации обмоток н выхода
строя.
1Х!
мad1-haclc..narod.ru
аботы синхронного re11e.
бeзaвap111it1oil Р е.nьную работу достч.
Обесnеченне юченни на nаралл нoil его подготов1<н
1 sl\JI
ритель
·
ратора npi оцессе nрсдва ых допустимо вкл юченне
гзется 8 прoв1til, при кото~ печ~tвается с11нхроннэа.
Соэданне _У~аw1111ы в сеrь, о ее
синхроннои
ене атора состоит в том,
цией. с с~тхрои11эаu1111 г три в момент включения
Процес
жения се
6 синусоида налря
й напряжения синхронного
чт~н~ совладала с с11нусо11~0этого условия подключение
;~нератора. При обеспече;исети не изменяет элект рнче
си1tхрон11ого генератора не вызывает ура вннтельных
ского состояния с1tстемы ибо'· момент времени разность
аккаквлю "
токов якоря, т • ряжения сети и напряження rе-
мгновенных значении напвной нулю (рис. 15.7, б). В этом
нератора оказывается ~аонноrо генератора параллельно
случае включение си~fисоединению еще одного нсточ
с сетью равноценанр°аллельно включенных источников в
ннка к системе п
режиме холостого хода.
Для этого необходимо выполнить следующие условия:
а) частота напряжения сети и частота нап~яж_ення г~
нератора должны быть одинаковыми, т. е . {, -
f,, 6) деи
ствующее значение напряжения сети должно быть равно
действующему значению напряжения генератора, т. е.
U, = U, (вь~полнекне этого условия обеспечивает и ра
венство соответствующих амплитудных значений, т. е.
и.,= U.,,); в) фаза напряжения сетн также должна
бь~ть одинаковой с фазой напряжения генератора, т. е.
t, = ,ii,; r) чередование фаз сети и генератора должно
бь~ть одинаковым.
В процессе подготовки с11нхронноrо генератора для
•ключення на параллельную работу с сетью применяются
Р13116нчнь~е схемы контроля условий с11нхрониза цин.
И.и олее часто nримен
рис. 15.8.
яется схема, представленная на
Требование в откошен
11е обычно выполняе ни чередования фаз на практн•
савхроl!ноrо rенерат~сря в ,т:оцессе монтажа н наладки
А.. В. и С, сннхронны:·г я этого определяют фазы
tlaw А., В, н с, трехфаэ~~ераторов и соответствующие
-...ОМ11енным контактам 8 А сети и присоединяют их к
~ обеспечиваете, ы~ючателя В,, при включении
~иоrо rtнератора и сJебrемое чередование Ф•'
·IIOlloщwo •сnомоrательн" рис. 15.8).
llЛ, СОе1:t11енноrо с 8 oro Аlнr1те.п11 nосто,1ниоrо
алом синхровиоrо rенератор1,
Рис 158
Рис 159
частота его вращенн11 доводится до сн11хронноn частоты
с тем чтобы частота наводниоА в якоре rенератора ЭДС
была равной частоте сети Контроль за со6.1юденнем
этого ус.1ов11я осуществляется с помощью частотометра /,
путем nерио.111•1ескоrо замера частоты напряже1111д сnн н
генератора . После обеспечения равенства частот /,-/,,
путем изменения тока возбуждения /, сннхроннон мuшн
ны напряжение на ее зажимах доводнтся до значения,
равного напряжен11ю сети, т е U, = U, Прове;,ка вы
полнен11я этого услов11я осуществляется с помощью
вольтметра PV, включенного параллельно с часrотомет
ром . Затем с помощью лампового синхроноскопа, состоя
щего из трех ламп 11аквл11ваю1я, включенных меЖJlу одно
нме11щ,1м11 в оп1ошс11ин послсдоватсльностн фаз, эажн
мами сет~ и генератора проверяется услов11е сооnаде
•
ора 11э схемы
ния по фазе напряжений сетн н rенерат
ют
рис. 15 8 ондно, что лампы сннхроноскоnа ;:Л,~
11
~83
ся в рассечкн фаз А, 8 н С, поэтому реаrн~~мамн сетн
ность nотенцнапов между од11онменны1111 38
8 Прн
ключателе 1
н генератора np11 отключенном вы
8л~мыrо-
совладении фаз н частоты сети и rtиtpaтop
реть нс будут.
снн со 1дв н1nр.11
Еспн синусоида напряжения сети н У11
же11ня rенератора не совпадают • 0 вр ,..е" 8
разность 11отенц11алоо 11 лампы sar Р~ /н дн
сн11хрониэацн11 лампы сиuхроноск по
мod1-hactr;.naf"od.NJ
3 8 •Iастот.1х, тс1,t
~ныие paзiti1U3 ламп с11нхроно.
l/e'i м.
е свет
гасн)·т • оле6аН11 адення частот про.
рзются II лро~1с.ходнт "моменrJ совn лнчиваются II np1
1
медленСе~1р11б.111ж:1111емкам11 ламп ув:ен11 между всnыщ.
'~°::ткн меЖАУwо~~ь:*омежуткел;~~~воднтся вкл8 ючПенне
м очно боль ння ламп ючателем 1. 011.
доста: момент логасара 8 сеть r.ыкл трудt10 дост11rнуть,
~=~1~~онноrо rенt;;.~т~ашнны 06ыт:~следств11е некоторой
01•1 е1~н.\ро1m
3
ац ··•ючення в се х якоря с11нхронноrо
н
омент в~-
6мотка
6
поэтому в м 011113зц1111 в O оснтельно не ольшие
неточ11ост11 с1111х~е появляются от1106моткам якоря, они
генератора вс: токн. Протекая ло поле якоря, которое,
уравннтельн~ающееся магн11r11ое аrннтным полем полю.
создают ~f:оуя с вращзющ11мся мс11нхрон11зац11ю. Таким
вза11~10де11 беслечнвает точную осуществляется
в ротора, 0
хроноскоп а
соб зом с помощью с11н астаты и фазы напряже.
ора •
ладення ч
ф
контроль точного сов п нчем равенство частоты II аз
ния сет11 11 генератора, Р оннзащ111 дост11rается под
налряженнй в процессе с:~fння вспомогательного дв11-
регулировкон частоты вр х условиях ввиду слож
гателя ДП. В nро~tзводств::~1ыэтот процесс выполняют
ности процесса с1tнхронизанем соответствующей аппара
автомат11чесю1 с применен
турд~я обеспечения нагрузки синхронного генератора
необходимо увеличить момент вращения, приложенный
к его ва.1у со стороны вспомоrательиоrо двигателя
постоянного тока ДП путем уменьшения его тока воз
буждения. Это вызывает уменьшен11е магнитного потока
,того двигателя, а следовательно, и наводимой в обмотке
его якоря ЭДС, что приводит к увеличению тока якоря
и вращающегося момента двигателя постоя нного тока,
1111полняющего роль первичного двнrа1 еля. При этом
IОЭрастает ток статора н синхронный генератор нвrру•
••ется. В некоторых с.1учаях возможна работа синхрон•
:°~э::::~::0~: nрн постоянной мощности р = const
U • const н / =:~n:~оэбуждения полюсов ротора при
СаоАстаа сннхрон •
rtlotняx nредставляе~::о генератора прн работе в этих
'll1e анализа его
возмо*ныr,1 выяснить в резуль·
:!.-'•ааенноа на /н"!о~е;н~д векторноА днаrраммw,
-.
111
113■естНо, 11ах~д11т~~ С Е сннхронноА маш••
IIOroaa, IIOropi.1 ааанс • а1ансн11остн от мarllllf"
., ._ -Wlle11y т:.от тока 801бyqeu1 •
-1 IОЭбуl(Де11■ 1t 8 аре--
aбo•iei'r частн хuршпер11с-r1tки 1·1ютнс~с-rnует 11
(j
Р1134 с1111с ЭДС.
Э Jlpll IIЭMCIICIIIНI тока ВОJбужм111ш f
U
011сход11т 11арушс1I11е ':l11екrр11ческоrо ра;н~1
con 1
"~.
которое В COOTD<:TCTBl\11 С приDсде1111ым Вtсня Сl!СТ
м... ,
.
,.1
о
ран~е урао
нellttCM может uь I ь в сста11овлс11о 1олько 8 ,ез
нзмс11с1111я ~ока / я1<01н1 (Х == cor1st) Из это/о ~:ьтате
то пр~1 нзмс11е111111 тока nоэб)lждення долж
дуе ,
чд,п~, 11 юмсI1сI11I~ 11оложеI111я t: 11 I xJ 118 80
110 nронсхо
1
cKT0p1t011 дЩJ
грамме, оследсто11с 1cro она нэмею~ет
.
(рнс 15.9) l1а6ота сю1хронноrо генератора сnеон внд
•
ротекает
nрн nостон111юм з11ачс111111 мощности сннхроннr,й маши~щ
рmU
=--у- Е sI110
Отсюда следует, •по пр11 работе с Р = cons\ должно
обеспеч11nат1,сн услов11е, прн котором nронзведенне
Е sinO = consl, так как осе друrае значения, входящие
в да,тое выраже1111е, являются константаю1. Это озна
чает, что прн этом 11роекц11н вектора ЭДС f. на ось
абсщtсс должна оставаться 11остоянноir. 11з векторной
диаграммы в11д110, что для обеспечения Е sin О= const
при иэменешш ток.~ возбуждения /, в заданных условиях
конец вектора t. должен перемсщ~ться по прямоii А,
параллельной вектору на11ряже1шя U.
Активную мощность c1111xpo1111oli машины иожно пред•
сrавить о в1tдс 11ыражс1111я Р = mUJ cosq,. Иэ эrой фор•
мулы в11д110, что пр1t р = consl и нэмененни тока воз•
6ужде1111н .1кт11оная составлнющая тока якоря также
должна остават~,ся постоянной, т. е '• = / cosq>., .
= const Это э11ач1tт что прн 1t3менс111111 тока якоря 8
•
•
6
ния проекuня тока
процессе 11эмснен11я тока воз ужде
оян
якоря на вектор на11ряже1111я должна ос-гаваться пост /
ной, что может быть достнrнуто, если ко;е; ~е;-~fн8дн'
нзме1I11ясь, будет перемещаться ~о
51nряио 'происходя
ку
•
1 ня и оле1111я
ляр11011 11сюору наприже 1
•
нхронноrо re
щ11е rrp11 нэмсне111111 тока возбуЖдения cttyJOТCЯ аектор
11ератора II заданных условиях, нллюстр••Роторо• 311111е
Ной дн:.~граммоii (см. р11с. 15 9) Прп IIC~ _. .
:Д,
ннн тока воэбуждс11ия /, генер тор во 11
значение которон рзnно Е. Пptt У~:Л:~зр
бужде111н1 до з11аче11ня 1; пронсхо ~ан rt
дu з11ачс1111я Е'. Дальнеliшее во3ра де 0
де11н11 до /;' пр11оод11т к yutJ111чeнll~
l<ак в1щ110 113 д11ограммы, 11зме11
р - consl,
1,,
р•/
e,10BIIC'1
-
tZ~ \
/
вrтстеии с 1 Е. переме~:1ает·
1,__.,.--,'"'
11
конеu еек~ора ,1
\
/р•
СЯ r.o nр~t,tОЙ3~сн~н11е ЭЛС НС
Q;~нако н •
наруше ·
nр11во..111ть "
должно
электр~tческоrо
нн~о >с.,ов11я соответствн11 с
равновесия. 8 ЭДС Е. nолжен
1<оторы,1 вектор
•
с,·мме
н векторнои ,
быть раве О 11 реактивного
напряжею1я
·х/ Это
nадення напряжения / •
обеспечивается те)I, что при
нэ!dенен11н ЭДС происходит иэ-
о
1,_
Рнс 15 10
дення напряжения
N:нен,,е па . ого всякий раэ ок.аэывается замыкаю-
1:а:/, вектор ~oтoupa•tit векторов (J н Е Причем 11зме11е1111 е
~::и.11 между кон е
•"/
реак-тнвноrо 11аJ1ен11я напряжения /" свидетельствует о
том, что происщз,1т изменение тока якоря / сн1!хронного
генератора, так как с11,1хро11ное сопротнвленне .Л =_ const .
Положение век-торов тока якоря на векторно11 диа
rра11wе легко определить, так как известно, что каждом у
nuенню напряжения соответствует ток якоря, отс таю
шин от него по фазе на угол n/2, с учетом того, что ко
нец вецора тока / якоря каждый раз должен находить
ся на прямой В. С 11эмененнем тока якоря происх одит
■эмененне н угла ер между током и напряже нием, а CJJe •
101ателы10, коэффнцнента мощности cos ер синх ро нного
rенератор а.
Представив ;ту зависимость в виде rрафнка, можно
DОJ1учить так называемую U-обраэную кр нвую и кривую
КО3ффнuиента мощности (рис. 15.10)
рк.и~5 ;рнвых рнс. 15. 10 и векторно!'i диаграш•ы
_,. _,:__ •КАНо, что с изменением тока возбуждения /
-r--v,u,T изменение сдвига
•
.. .,._. . ...
При tтом I тока по фазе относительно
.. .,.. ... ., nри кото 0:эможио такое sначенне тока
....._ а о
феи (cos:- lт)ок8икоря к каприженме со•
r .......ное акаченн~ п-.rом с...учае ток •кор,~
••• -.. IIOll&IIOCТ~
рн IТON НМеlОТ место
..,. C81Xf1CNU1oro retAeне ТO..wio 8 npo80,UIIUX
.. . .81'Dp С ~11О 1 8 аро8О,1111,
..... CII
M1Upotaep1111t,
~•n- -.,..., . ., .
-=···--
·--
недо11оэбуждt'11111,1й с1щхрон "
8 сетt., 11р11 опережающем нь~н rе11ерато
воэ6уждс111~я сверх его 110 токе якоря Ру()тда•т ~•ttpr11
же нагрузке DW H,inaeт r10~1111aл1.11()ro зна:лнче11ие ток:
тока якоря сн11хро 11110го вленне отста еннR 11рн то~
11ератор работает n реж11м:е,~~Ратuра в ~т'~\:го no Фа~е
nеревоэ6ужде1111я II недовозбсрево1буждениR. случае rе-
11ие ко_?фф1щ11е1на мощ~юс/Ждення nронсхоВ режнt.tаж
Свонство 11сдовозбужд н с11нхронноrо днт сниже.
e1111oro
re11ep
отдав ать в пнт ающую сет сннхрон 11оrо r
3
тора
ток позволяет в ряде случь 0nережающнi~ (еенератора
аев нар
t.tкосщоА)
его о качестве генератора
яду с нсnольз
активно·
ованнем
эовать его 11 в кuчестве гeiie
н мощности 11с
нoii) мощ11осп1 н тем са ратора реактивной (еunколь-
.
мым улуч
щ ост-
мощностн всеи с11стемы электрос б· шать коэффициент
З11аче1111е акт1101юй составляюна _жения.
ля:тся на грузкой, т е. актввно:е: тока якорR оnреде•
мо11 ~f1Нхрон111,1м генератором 8 сетьщ~ностью, отдавае.
ная крнвая с уuет1ченнсм актнв • оэтому U-образ
мой генератором u сеть соотв нон мощност11, отдавае-
,
етственно pacr
выше над ос1.,ю абсц~~сс (Р"> Р'>Р).
10лагаетсR
Задание по работе
1. ОJ11::~ком11ться с конструкцией трехфаз11ого сн11-
хрон11оrо генератора на демонстраuионном стенде и с па•
6opaтop11oii уста11овкой для нсnыта11нR сннхронноrо гене•
ратора.
2 Снять характер11стику холостого хода синхронного
ге11ератора пр11 сннхроннои частоте вращения его якорR
З. Пронзоести сн11хроннэаш1ю трехфа3ноrо сиихрон•
ного генератора для параллельной работw с трехфаэноА
пнтающеli ~:етью
4. Сш,ть U-обраэ11ую х,1рактернсrн11У сннхронноrо
rе11ератора
IIOllнocn
5. Снять з11011с11мость тока н коэффи ;;..;. ... .- 1 11
от мощ1юст11, оrдаваемо,1 с1111хро1 ым rell!'r'_
... ,~ -;
тающую сеть
6. Состао11ть кратк~1 выводы no ра
Методические указания по 1Jt,1IIOAX
1
ст•мсих
• Оз1111комнться с У
Р2лаб•
УС1'111овле1111011 на аrреrвте Nt
'Xllll'Jecк11~ 11.icr1opт.
Записать тt
м стенде
де1,1онстра цнонно
ные данные:
.
npRJl\tHHt, 8
•
•
'
•
•
.
Howt1HJ/lbHoe: :~\, . T Of J ru
•тоа.о6/wнн.
.
Ноwннальнаи_,,... rота ep~wettKЯ ~о re~tparupa, hDr .
Снн!(роннвм il иошность в pe~иJil
.
.
.
.
Но1~tнна.1н1н11 ~ тоh cr"toJн.l д .
•
остн
.
Номннальныд ~оэффнцнонт wошн двнrати•. кDт
Ноwннала.кы шность а режиме
·.
.
lfoWNN8ЛbH3R м:ПД , ,
.
.
.
'
,
Номннальнын возбуждення, А . . . .
Ноwннальны11 ;о• воз6уждо11нн, А
.
Mal\CHWЗЛbHblJW то~
220
50
ЗU<Ю
1,0
3,0
0,8
0,7
0,78
2,0
6,0
ннхронноil маш11ны в режиме
2 Исследовать работубс ть на панел11 стенда «Си11
•
дяэтоrосора
генератора л , !iЧесную цепь установки MR снм-
хронная машнна» элек? нсп~к синхронного генератора,
тня основных характ Р vю сеть большой мощ11остн
6 тающего на п~пающ,
Р\~ 15.11). В liачестве приводного дв11rател11 11сnользо
{р•
.
тель постоянного roi,,a параллельного
sать эленродвнrа
бртся
возбуждения, э,1ектр11ческая цепь котороr~ со н ае
на той же панели. что н цепь нсследуемон сиихроннок
машины. Монтаж установки выполн11ть в соответствии
с монтажной схемой, указанной на рис. 15 12.
3. Включить источник питания лриводиого ЗJ1ектро
дs11гаrеля постоянного тока и устамовнть значение на
nряження n~1тан11я равны"' 220 В. Осуществнть nуск двн
гате,1в постоянного тока и устаковнть частоту вращения
его якоря п = 3000 об/мин. Изменеине частоты враще
ния приводного ~лектродвнrателя лроюводнть 11з мене-
1111ем тока его возбуждения (изменением соnротнвлеиин
реrулироаочноrо реостата в цепи тока возбуждения двн•
rате::я).
4. Снять характеристику холостого хода синхронно го
генератора Ео(.1,) nри токе нагрузки / =: О н нензменн о А
ча~тоте вращения приводного двигателя равноА си нхрон-
1~: ._ ч :: 0 1 g1 е 6?ащенн'11 ротора сннхрщ;ноrо генератора
генератора ~pd~~ =
0= con st). Возбужденне синхронного
торакperл
дится подключением обwоткн его ро•
н1111 п • 11 У ир уемому источнику постоянного наnряже·
• .....,,
этого необходимо на
•
•Воэбуждение сиихрон11 А жать кноnку сВкл" поsнцнн
IIО3ицни сВк.,~оченне ст O машины .. , • кнопкоll сВкл•
u~очнть к Обмотке rтат:тора сннхронноА маwины• noA·
1Ае.111рнческне цепи сн!• 80.llьтасетр и соот1етст1у~ошме
80s6у11дення с1111~ронноАх~окоскопа. Vеrулнроак• ток•
1О
ашннw ароиааоАJС,с• pery.1111•
.::
[}:?,
..
"'I
11:; ♦ 19,·~.~
•,
(~t
tJ ..;
1
'
'
1 с:а..:,
..,, ,~
r
..
.,..
~
+
..,...
~
~
""
,:,
~
fo
н
......,
~
с:
н
~
.. :,
мad1-hack .naroe11.ru
ТобnнIIu151
онная м:1ш1111.1*.
Е,. в
панелн «Сннхрл.л до значе1111н,
•
11 на
от ну
11
icrpoнcrвo збуждешtя сннхронного re11e,
ровочны з,iеняя то,.; вое на заж11мах вест11 шесть-семь
3тем11•
яженн
пронз
\ ~~тором напр U = 1,25 U,.,,
~зводнтся пр11 разом.
;~тора с~стJвл::~ точ,.;а отчетаo:~~ro генератора.
нз,1еренн11. Пер 6 ·жде1111я сннхр 6л 15.1 .
кн1-то1i цепн во~р~ннli занесп1 в таза~шмах c1111xpo1111oro
•данные нзм
наn яженне на ющеit сет11: И, ==
5 Установ,т, нрапряженню пита водного ,,,ектро-
•
aBIIЫ\t
fЯ прн
генератора р ·я частоту вращею х оноскопу уст.:J 110·
= U, Per}.1~fioяннoro тока, по с1111 ~ДС с11нхро1111оrо
двнrателя н: с1111хро11нзац1111 част~:~tент с11нхрон11зацш1
внть мом: н напряження сетн. ,111х о11оскопа с uер
генераттсотрв,ет совмешс1111ю стрелкн(тс е . ~овладе1111ю фаз
соотве ,
•
шкалы • ·
•О·
тнкальной отмеrкон его ) Затем в момент t:1111xp
наnряжен11ii генератора н сети ~й генератор на парал
ннзацtщ лодк.1юч1пь сннх~~::в кнопку «Вк~* лоз1щ1111
лельную работу с сетью, ной н ас11нхрон1t01t маwи11ы».
•Включение к сет11 сннхрон актер11стику с11нхронного ге-
6. Снять U-обраэttую хар ка / отдаваемого rенера-
нератора т. е. зависимость то ,
тока воз-
,
•
боессетьюотего
тором nрн параллельнон ра т
, р- const11на•
буждення I. при постоянных - мощности
-
nряжен11н U = consl:
aмriep•
а) по nоказанням трехфазного ваттметра и
1
р
-
о SP = C.:OГIS
метра установить np1t мощ11ост11 -
,
•
0
•
•
113
.
миннмальнын ток 11агрузк11 сннхро11ноrо генератора,
меняя ero ток возбуждения (первая точка зав11с•1мостн
/(/.) - при Р == const);
б) увеличивая ток возGуждення синхронного rенера•
topa, повысить ero ток наrрузкн до номинального значе•
hl 1_, При этом снять еще две, три точки характернс•
'81111; 111алоrнчно снимаются две, три то•1кн характернстн•
18 Мllltaeм11e11 тока воэоуждення синхронного генератора
•°'fCIIIJ ero J11еньwенн11 no сравнению с начальным эна•
~ • 'РОчессе nровеаенн11 onwтa мощность, ОТАааае·
.,.,....... l'lllepaтopoм I сетьР • О,&Р-• no.ueP·
нoi,,rp•
м,мерtкttА
---г--t--+-L
1)в
,.• A---t --i- -- -t - -k_l
/.А
Р. Вт
Номера
мiwtpttнtA
2
и.о
/А
/,, А
Табамuа 153
рв,
мad1-hactc. .naroe11.ru
р..,, const, IIOCIJ)O('lfllt•
OT.'IIJBJ<'MOЙ 8 сеть·11СН'Мt', а 1\О1фф11цне11т
но~ мошносr~~но~i ~оорд1111ат11~\~ 11 1,1м данным cosq,""'
8ы110,1н 11 rь
8
ычllс., 11 rь 110 itJM Ротдаuасмая с1нtхро1111ь,м
мoШHOff1U/ г;~е р - мОШIIОСТЬ, itHЫC нanpЯЖt'Hlte Н TOI(
= Р/,
3
0 ~; 8 сеть, U, 1 ;-1':Зеять itJ табл 15.2),
генератор (значе1111я Р. L " иным данным 11з табл. 15 З
ген:~3~~:з"ереllны,1 11 0~) 11,~лс~щ{Р) 8 одно1i кoopдitttaт.
rb JJB//CHMOCГII /(
построн
ной с11сrеме
/iонтроА•ныt гопро,1,1
нn деАстенА трехф1зноrо сннхрон,
t По•'""'' устроАстоо н прннц
ного rt11ep1тopa.
нн~pottOCl'l:Ona.
2 О61,ясн,1те tc,J)нaчciiнe с
б,~;ОАНМО еыnолннть прн IК.IIЮЧtннн
3 У••"'"" · •••.е ус.,~:•:.::ьную работу с nнт1юwеА сетью.
сн"1ро•ноrо r<нtр,тора •• Р ся частота ераw,н11я nрнаод11оrо Jneм,
4. Поясннтt, чс• onpu•-
1
,•p•:тopa nрн 3148нной частоте наnряження
тро11нrатt11я снн~ронноrо ген
••"
0
'к""'""" ся ток якоря сннхронноrо rенtратора с нэмененнеw
6
• • ~з •t ня ст np" ,,ензwе.но~ отдаеаемоА wоwнопн н ненэwен-
еrо TOII.I 803u)'lfi.AtHHR "'
HOW Нinp,tН\tHHH >
е li•• нэw, 11•ть ••т•вную иоwность сннаронноrо>rенератора nрн
1..,.,.,ннн ,ro •• работу nарамельно с nнтаt0щен сетью .
7 li•• •••ен.ть реактнв•уt0 мощность сннаронноrо rе11ератора nрн
р1ботr ,ro nара.,лиьно с nнтающtд сетьt0>
S. Как nо~tржнвать ненз~е11ным наnриженне на эаж1tма1 сн111
рон•оrо генератора nрн нзw,11,ннн знач,нц н характера нагрузки?
8 Какнw о6разоw снн,ронныА генератор может быть нсnопьэован
• ••чес,ве •оиnенс•рующего ус,родства (снн1ронноrо ноwnенс1тор1)
IAJ nовwшеннR •озффнц-,нта wощностн nотребнтепя мектрознерrнн?
10 К1к осушест14Rется n,рнод снн,ронноА машины от генератор,
11О1'О Р,жмwа • ~••rатель•~wу р,"'нwу?
Лабораторная работа 16
Трехфа3нын синхронный злектродвнrатель
Uель работы о
но1нымн характер 3на1<омлен 11е с устройством н ос•
Мектродвнгателя нстн1<ачн трехфа1ного сннхронноrо
Основно~е тео
ретu~ескuе flOAo:жe11uя
С.маронные маwн11ы так
~ '!~ • w, обр1тн11ъi т еже как и Аруrие мектриче•
~-::-г-•....•1111r1теп11, П~т~ Noryт Р•ботат11 • режимах
==81U11 nра.;.,1111еск:У коиструкцц сиихрониоrо
flllla-...A_
11нчем 11е от"н11аетс• от
r--u l'elltpaтopa.
flpll 11cr1OЛLЗODBIIIIН D К Ч
ll nn ~1 1uI11I 1 11отрсблnет
111r е
ро11• •
б
•1r к
х nюt11eiI Cl 111 11 щ1rо розуrт се 8 м
YIO
,,ttт•,ю с 11с1111хrо1111ым11 лектродв сх 1111чес
11clll
t!ГТЛЯ
tioт 1нIд сущестое1111ых nренмущест 1.1н
11М
у 'l''CT(та•
о, OCCJ()
l ,111rCJ11,t11,r. ..
u
> " 11pnщe1111n н ~
нне
311•
•
uольшнх
~18 ш 1111
с1111 хро1111ыс пектродо11rател 11 могут Ci
Ф33111,1 мн 1\а116ощс расnμострnнены тр хф:ь трех и 1J1111
ttыe дв11rатспн, р.~6ота которых основn,,а ,:а ые синхр 11
ст61111 ПОЛII IIOCTOЯIIHЫX MDГHIIТOB (мектр озанмо еА
омаrннтов)
ра с вр:1щающ11мся мап111т11LtМ полем с
рото
моткоi1 якор11 (статора)
'
оздавэемым об
[3 больш1111стве практических случаев синхр(j
ннuе э ек
тродu11r:нел11 в1.,1nоm1яют яв11оnо.1юс11ы"'н (они относят
кaтer(,pltll TIIXOXOДIIЫX)
CRк
Частота орашсн11я с1111хрон11ых , е11тродв гателеА 8
от.1н-~11t.' от ,,с1111хро11ных строго nocronн11a н 33011 нт то. ько
от ча тон• f n11raюшero апряже ня и чн а пар п ~ю оер
двигателя n = 1/р
Пр11 11ключе11111I 06мотк~1 статора с11нхро1нJrо элек•ро•
двиr:~теля о трехфазную сеть так же как в
м
дв1•гатсл ооэ1111к ет вращающееся магн IТII
с
тота враш1.:1111я которого определяется прнведен11ым выра•
жен11ем
О нкоr 11 подачеnостоянногот к ао
•Р
nослед111111 не CДUIIIICTCЯ С
Ж!IОМ
COCTOlllll\11 так К К CIIIIX
меет
пуско 1 1м 11т равны1
вращ ЮШI\ 1 мом IT CIIHX
как II любон
I лек
рез)льт.~те 01
йств1
HIITIЩM ПО
ClfllXpO
тото 1
ра
lla
ду
стn
113
что
~ЯD
n
яко
мod1-hack.narod.NJ
в ащаRСЬ 01'110•
tR n = 60/ /р ~raщ;iIOШt't'CR
частоте враще1:~ноrо rотора,. момент. Пр11
с1111,рон11о;~олюсов нN1ОдD~накопсремен11ы;вле111111 вра щ11-
с11тельно по.пе создJеТ е ус1Iл11е о напр 11аправдсн11и
маrн11::~~1К3СТ вращilЮ~~tВОПОЛОЖttОМ ем~ актер11зуетсЯ
эт::г~ся по.1я 11т1 :x;I,1нoro двнгател;бл"'аiает 11нсрц11еi1,
ю • как ротор с11 ; следовательно, нта он не в СОС·
Та\деленной массо11,:оnеременноrо момеп нобрестн сI111-
~~рпод действ,ю~з;;о1111уться с мест\:та~е с1111хро11нь~н
тоянн11 мгновсн;, вращеI11IR В rез~ние 11 будет стоять
~ронную частол~ не пр11дет во вращ в11гателя осущесто
з.1ектр0дв';[;;;ому пуск с11нхрон11оr~ ~усковых устройств.
нз месте 11мене1111ем спецнальны спространены СJJсду
ляетсяп са~f11ке на1160.1ее ш11рок\~:ронноrо дв11rателя с
ющ~е fпособы пуска: ьа}ог:У:~е~родвнгателя, 6) ас111I-
ощью вспомогател
одо11гателя.
~~:11ный пуск с11нхро11ног~n~с~~: ротор с11нхро111Iого д1н1-
При пуске по первому сами с помощью другого,
rателя с воз6)ждснным11 по:~омогательного электродо11•
предназначенного д,1я этого вв ащен11я ротора, равной HJ\H
гателя довод11тся до частоты р ще11ня При этом раз110-
-
ой ,,астоте вра
·
ближон к с11нхронн
атора нсподвнжные от-
отора II пол я ст
,
именные по.nюса Р .
n ост анстве, пр~tтяпtваются че
носнте.,ьно дР}Г др1rа в Р РРотор входит 8 сннхро1111зм
рез воэдушнын зазор машнны.
алее в ащается самостоятельно с частотой вращающе
~~я маr!нтного поля. Вспомогательный электродвнгатеJ\ь
оказывается прн этом ненужным и его можно отключнть от
сети. В качестве вспо•1огательного двигателя обычно 1tc•
пользуется электродвигатель nостоя11ноrо !ока. Для этого
также можно нспользовать н асннхроинын :.лектродвнга•
те.ль с соответствующим чиСJJом пар полюсов.
Недостатком рассмотренного способа пуска является
оrносительна11 сложность процесса пуска II необходнмость
11ра11ененн11 вспомогательного электродвигателя, который
IIOC.le окончания пуска оказывает некоторое тормозное
118Udcraн ка синхронный двигатель н тем самым снн•
. .., КПД установки ~читывая это, в ряде случаев после
......... ■уса всnомоrатuьныА
двигатель с помощ1,~о
ro устроАства отка1Очаетс:11 от вала с:ннхронноrо
.....
8 OfAUlt8WX с:луча■х I u11еетн ICOO•
JIIII IJJCU ■с:nu"уетц IOIOy.u•
л11111е11111,н1 укuзu1111ь1
ба з,1к11ючаетсn в то~ недостатков Сущно r
pn c1111xpot11101 о дllltr~ что II r1опю ~щх нако1
коrотко1амкнута~1 or, remi УкnадЬJоа~тсn д
>мо1 ка р(
'
pnm,, •ао 11 oGмorкn poro JTop~ . вt.аноп~1яю щ
тет,
Р8 ac1111xpo11 11oro
п
tap
р11 nключ~111111 обмотк11 ст
пя о трехфазную сеть в маrннт~~ора сн11хро1111оrо в11гат
ре мn 11111111,1 создuстся вра~ а роводе и во1душном ЗаJо
no11c 11аоод11т II коротко,а:к~?~еся маr11нн1ое попе то
ротора пере ,c11111,1ft ток кото~ 11 обмотке кепо:~.еижноrо
щаюш11мся маrн11тнwм' пол н взан\\одеl\ствуя с вра
мент• ll[HIDoдящ11ii рото оо ем, создает uращающии мо
щоющсгося маг1111тног! пол:ращение в напрnnлении вра
Пронсхо ~1т нарастание часrоты вращ
хронноrо двигателя, которая после ()KOt
ДОСТIIГ{!СТ J11ач 111111, близкого К CltllXp 1111
ще1111н так как процесс пуска синхронно
\\СХОДИТDрЖIIехоостоrохо ,без1
окпюч.~ тся r111т нне обмотк11 ротора 1111 х
двнгателя П юса ротор.~ возбуждаются
взо11моде1tLтu11п магнитных noлel't статора II ротора си11
хро1
нгnтепь входит в с
Пос.i е
око
ОТ IOCHT ь11ая скор
ЩНА
про
оз мкнутой обм
ант
ltO~
СЯ р ВНОИ нулю
умс11
я II np11 далыtе
го до,
рон11он ча то
з мкнут
ротора не ок
р боту синхронного дв11rателя, так к
соэдаоасмыи с ее помощью, также равен нулю
[Jp11
1 толчков, 80
р ста 1111
t 11а валу снн
пр
ковременное
ч
ротора в
lt
-
ке статора с11нхро11.
в обмот
что прн n)·ске
ные пусковые токн,
дует отнест11 то. воз1111кают знач11те,1t. жен не напрRже11н11
ноrо дв11гзт~ултл оwзвать заметное сн101траз11ТСR 1Iа работе
торые мо1
6 гопр11ятII0
.
ко
• с"тн что не .1а
6,,теле11 эмктроэнер-
п11тающеI1 , •
11 потре
д
8
электр~tческнх маш~~н э•ектрос11абжен11R. ля
друrих
~жесетн ••
пнтаюwнхся от то1 . •ск сннхронных электродв11-
r~1~·ньwення пускового ток~.~~енt1ом напряжен1I11. С этоn
~ателеit nро11зводят ПРII по •ют автотрансформа_торы илн
е•ью nрн пуске 11сnользу тельно с обмотко11 статора.
ц,,
.
ы nоследова
.
вклю 1ают реактор . внrателе~1 малои мощности, а так-
Прн пуске с11нхронных ~ яженнях нноrда осуществляют
же при небольwнх на! кн статора со звезды на тре
nуск с nереключеннем о мот
угольник
n ·ска электродвигатель может быть
П~с.1е око~~:;~~:111,1 к нему соответствующего пронэ
наr~~:~::г:механнзма. Электромагнитные процессы прн
8
~~оте маwнны O режнме электродв11rателя можно нзу
р
тpiiвaR каждую фазу синхронного дв11rател11
ч11ть, рассм а
.
как некоторый условны1i однофазны11 электродв11гатель
(рнс. 16.1 ).
Пр 11 работе с1111хронной машины в реж11ме двигател11
к ero зажимам подводится переменное напряженне U, под
деАствнем которого в цепи статора появляется ток стато
ра /. В соответствни с явлением самоиндукцнн при это11
а обмотках статора наводится противоЭДС Е, ограничи
ааrощая эначенне этого тока. Это учтено при выборе поло
lКитеnьных налравленнii напряжения U, тока/ и ЭДС Е на
схеме рис. 16.1, для которой в соответствии со вторым за
uвом Кирхгофа уравнение электрического равновесия
анхронного электродвигателя имеет вид (J = i5 + RI +
+JX/.
По~днмое к зажимам сннхронноrо двигателя напри•
._~:мnеиснруется nротнвоЭДС
Ё, наводимой в об·
JXI. ря, и nадеинямн напряжений в обмотке якоря
ре, 16•2 построена упрощенная векторная днаг•
ноrо электродвнrателя, пренебрегая влня•
моrо актмвноrо с:оnротимеиия R обмотки
1. с11нхршн~оi\ маш~нщ б
= const 11 /cos,p .,.
о ес11еч11sмтс~
возбужде1111я II р,.. ~~1151 Поному пpJCJJQвиc Е I11u
хронного I е1Iератора "nst, т~к '11е как 11 1\J\11зм~1,~111,11 тока
•А
'uектор,: ,.
R с.11уч "
мо11 •а в~кrop токu /
vудет nеремеща "" 1щ
nonр11м0118(
tься no ripя
РИС 16.2)
1
'·
1
(O"f)'
1
/pit
\
\
и
\
'
''
\
'
/
1
\
---~
"СФ ---
r,
Ркс IG.I
Р11с 162
Рнс 1&)
Основываясь на упрощенной векторной диаrрамме,
подобно т~му, как это было сделано для случая работы
с1111хро1111011 маш11ны в реж11>1е rенератора, можно пока
зать, что II о реж11ме двигателя завI1с11мость изме11е1111я
тока якоря /(/.) npI1 И= const 11 Р = cunst также пред
ставляет собо11 И-образную крнвую (рис 16 3)
Однако в от111Iч11е от с1111хрон11оrо rенератора, 1Iедовоз,
бужде,шыii сI1нхро1111ы11 двнrатель при работе в этих уело
вщ1х по rребм1~т 113 nнrnющен сети отстающ111\ по фазе от
напрюм.•111tя тuк, в то время как перевозбужден 1ыА снн
хро11щ,11i дв11rатсль np11 работе о зтнх условиях nотребпяет
олер~жающ 1111 ток
Свш1стоо с1111хро1111ых ЗJ1ектродвнrателей потреблять
нз п11тающеit ссп1 опережающей ток особенно ц нно мя
промышлс11111.~х уста11овок , так как 0110 позволяет одновре
ме11110 с 11с1юл1, ова11не1,1 синхронноА машины в качестве
nр11вод1101 о двнгател11 нспо.1ьзоаать ее и для повышещtя
коэфф1щ11е11та мощност 11 (cosci,) установк11 без прнмен ия
статнчсскнх ко11денсатороо Прн 11со6ход11wос II к wn
Ц1t1t рсi!кт11n11ых 1111дукт11вных токов r1нтаюш н 8
случаев мощные с1111хронные ,лектродвиr т 8
без 11аrрузк11 на оалу, 11сnольэуя 11х тол к о 8
nенсnторов реакт1101101! •1ощност11 д R
ле1111ост1, Dhl~ycкa т спешrальные с11 1хр
гателн с обл гче1111ым валом, р оот
мad1-hack.narod.ru
·1н11я емкое~ но11 pen кт110.:
, д ,1 н rе11ернров.
вitr.iтeл11 подо61101t
преАнаJ11ачен::1,1<С11;1,ро11111,1е эмктро:н ы м lt к о м n е Н•
ноi! мощносrнJзываются с 1111 х р о II к о II де нс ат О•
~;он.:тр} кц1t11
11хроIIным
3м11 11,111 с11 •
сатOР
гатслеfi нагляд110 нл-
рэм11.
.
. электродn 11
64)
Свойства сннхронных эктер11ст111<11 (pttc. 1
.
•кКО•
!От нх рабочне хар
люстрнр)
•
п
О
1'1m 11
р11~ IG !
P1tc 16.5
торым относятся зависимости вращающего момента М,
потребляемой 11з питающей сети акп1вной мощности Р1,
коэффнцие11та по.1езного действня ТJ и коэфф11цнента мощ
кост11 cosqi от полезной мощности на валу Р2 двнrателя
при постоянном налряжен1111 nttтающей сети И = const,
постоянной ч~стоте / = coпst и постоянном токе возбуж
Аекия /, = coпst. Аиал11з рабочих характер11спtк (р11с. 16.4)
показывает. что завнс11мость Л1{Р2) является лннеiiной,
так как межд} 1о1оментом 11 полезной мощностью на uалу
существует прямая пропорuноналыюсть:
Р2 = Мп/9550,
rae 11 - синхронная час
.c s1111111 р
тота вращения электродвигателя
• а- мощностьнавал д
•
""'"'•111ае11цй А
У внrателя, кВт; М - ио-
r-
внrателем, Н·м.
11111 нз nнтающеА
, че11 ПОJ1еэная 11
1
сети мощность Р ~астет
rруэк11 nронсхо~~:сть на валу 1, так
, 1 CJleAOaa
эрастание тока /,
8 1 об тельно, •оэраст■нне мек•
.
мотка~ 11кор11, ороро
-- ......
npo11cxu,t11т 1Iекото~l)е ~змс,
cOS(I' ~CJ1" ·tc1u11e <J11ин,не 111 ~ ~ •('le ко1ФФ1tuнента м
CltMOC Гlt, 1
Hf) !!Qдтuерж t~етс i) 0'[ "~R 'IOJI 11tен111) Ц f
а.ля ко91рф1щ11~11 т J мuщ110~: 1ani13r,, Мщег, n1.1ра';~ви
= P,/ ✓,I И!. 1lасто1А оращен" 11Р'1 /J • соп t CI) ~н 11
ra rсли с 11.111е11еннем II Jrpyэ ня C1t>1xprm11oru зле~ Р
Klt 111M~lt~
"'
дВН
оня р 11.111~ с1111хро1111ой •~астоте
ться 11е 1\удеr, так ка
[uк как 111сrот11 враще1111я uращенн,,
re11 1 11с :1:~11,1с11т от н,rру3кн 11 а с~3~хрон,~аго ,лектродвиrа
rер11ст11к.) 11(М), так же К'•к
У, МЕ:ха1111ческая харак
0
t частот Iа,
11(/), 11рiЩСТd11,1яют собоr, прямую
' хорактерн т11ка
1.1бсш1сс (р11с 16.S).
• nараллеJtьную осн
Электромаr11нтн1.11i момеrн разоllва .
Jаш111ю11 в процесс. работы 'rаходлт емын сн11хро 1ноА
угла нагруэк,1 О:
''
8 Jав11снмо тн о
Л1 mpUE .1)
~1 .,
где /J - чнс.10 nnp по,1юсоа м.:~ш 1ны; ы - угловая частота
ераще11н11 ро ора (11 - с1111хрон I я tdстота враще11ня)
llз ~ruгo :,,ров11ен111 вндII0, что грн U = coпst и /, =
= сопs\, J слсдоuпте.,ы J, пр I Е = const момент, развн
01eм1:,1ii с1111хрnн11ой маш1111ой является с кус ндальноА
фу11кuнсii уг 1а lldrpyJК11 О За11 tснчо~ть М О иаэы етс
уrловоII харnктернст11кой с~чхрон
rш (рас 16.6)
Прн рабоrе u режнмс генератор~ углу HJr
но nр11n11сыоаето1 сплю,», а 11 реж11ме дон
11ус». Поэ гаму учnсток угловой характер11с
осрх1Iем к11адр11111е коорд111111тной с11сте"ы
с1111хро1111ому rснерптору, о у•ti!сток xap.:il<Т
оом 111Iж11с·м квадра tre - с1111хро11ному эле
Как в11д1ю ю рнс 16.6, пр11 аозрастанн11
трома~ 111п11ыii момент с1111хронноА м11u11ны
только до оr~рсдел mroro nределn, Р вного
зщ1 11е1I11ю Мт, соотв т rвующего О 11 2
шмо
нал
еньwе момента н~груз,
.
"ент оказывается м 011113 ма. Про11~холит
мaГHIIТlfЬIII. "О, 1Ь выnзДЗСТ IIJ CIНIXP ПOЛIOC.:IMII р0Т0(13 11
м1. то д8111 ате. 1,,тной связн между В результате этого
нарушение ;~~~'е.1ь останаsл1шае/т;\ннхрон11ый элсктро,
статора. дв аг ·зк~t о от О до 11 • ~ генератор. работает
лрн углах \/~е как II с1111хроннь1113rрузки 11еустой1111во
двиг~тел~. тJ r1рн 6ольш11х углах р'зктернстнк11 показа на
>·сто11ч11в ,
• •~оая часть ха
16 6) Неvстонч,
(pitC.
•
•
•
•
nунктнрной крнво11.
гателн по срзвне1111ю с другими
Сннхронные электродвн с ществеt11~ые преимущества,
3"ектродвнгателям~t 1tмею~ст~о числа оборотов с нзмене,
так как сохраняют постоя иit коэффициент мощ1юсп1 11
ннем нагрузю1, нмеют высокnотреб~~телеit электроэнерrнн
позволяют повышать c::l жден~tя машины. Вместе с тем
П)'Тt'М нзменення токэ 8 У оказываются более vсто11,
,ектродв11гател11
1
синхронньrе э.6 "напряжения питающей сет11, так как
ЧНВЫМII К 1\ОЛе ЗНIIЯм
/dомент, разв11ваемыi1 им~i, проnорцнонален напряже
нию и. 8 то время как момент асинхрон1юго элек~родви
гателя nропорuно11але11 квадрату напряжения И пита,
ющеА сети.
.
К недостаткам синхронных электродвнrателеи следует
отнести то, что 01111 характеризуются от11осителыю слож
ны11 процессом пуска. способны выпадать из синхронизма
прн пе"егррках, затруд1tяют возможность реrулнрован•tя
частоты враще11ня 11сnолн11те.1ьного механизма и связаны
с необход11мостью применения постоянного II переменного
токов одновременно .
Отмеченные осо6енностн синхронных электродвиrате•
~ей являются причиной того, что они наиболее широко
рнменяются АЛя привода механизмов с редкнмн пуска•
мн, когда нео6ходн~о н
"
лн допустимо иметь rюстоянную
частоту вращения.
Зада"ие по работе
1. О:авакомнnс:11 с: кон
•ктро••мrател11 С:::укциеА трехфазного син
УСТ•но11Со1 Аtмонс:трацнонном стенде
AIIII исnытанН11 сннхронноrо
иоrо мектроuиrатu• с
11rате.п11
Мl'тод11•1ескае укц·./U/щ.11 по
1и
выпол 11е111"0 r,
,
сследооатt. f)абот
Ри ,011 ,1
элt>ктродонrатслR дл 11 У С~11tхрон11ой маш1111
«Сн11хроннаR маш~н,а. нога собрать на na,~
8 режиме
снятнн OCftooш,,x хара/ЛРктрнческне uen11 уст:1111 tre11;ia
работающего lliJ Пlна:iцнсн,к cн11xpoнttorc, г::;~вр~' JIЛн
(см рис 1511) В
ую сеть бол •
тора,
•
•
•
качестве r, 1
1ошон мощносн1
пол ьзооа·r ь элt>ктродut1rатель п~ tooд11oro двнrателя нс,
лельноrо воэбуждсн~нt злек стоя~11юrо тока nарал
бнрается 11а той же па'.rелн трнческая цепь которrщ, со.
хрон11ой маш111ш Монтаж ,учета и 11еnь исследуемой сн11-
•
тановкн о~nолн
ветстш111 с монт aжtюii схемой n
.
нть в соот
2в
, рнведеннон на рис
Iо 12
•
ключ11ть 11сточннк nнтання n
"·
двн r.~телн nocтoR 1111ого тока 11 ст 11~нводного мектро
nряже1111л тпа 1111 я равщ,1м 220 J Оасу вить зн&че1111е 11а-
•
ществнть пуск д811 .
гателя rюстоя111~0
0rо тока II установнть частоту орашени11
его якоря 11 = 00 оu/мин, Н3Ме1tе11не частоты враще
ния пр11вод1юrо электродвнrател11 осущеС1'влять измене
вне м тока его оозбуждення ( нэменен11ем соr1ротнвле11ня
реrулнровочноrо реостата о це1111 тока воз6ужден11я двн
rателя).
3. Подключить обмотку ротора синхронной маwнны
к реrу,111русмому 11сточ1111ку постоянного напряжения
Длл этого 11собход11"10 нажnть кнопку сВкл• поэнuнн
сВоэбужде1111е с1111хро111юн машины» н го амперметру
уст1.111овнть ток оозбужде1111я с11нхрон1,он машины р11ным
11омн11алы1ому э11а•1е1111ю /, ... /, ••• l'еrулнровка тока аоэ
бужде1111н сн11хрон11оii маш11ны про11эводнтс11 регу.1111ро
воч11ым устроliстоом 11а па11сл11 «Синхронная маw u
Зан:м 1111жать кнопку сВкл» nоэ1щ11н сВключенн
с1111хро1111011 ШJWIIIIЫ• 11 КIIОПКУ сВкл» поз 11 ~01---
1н1е к сст11 c1111xpo11нoii 11 ас1111хро11110А м •
того как ротор c1111xpoн11oii маш1111ы нач,
с Cll11Xpu111101i ЧdCTOТOl't аращеннп KII nк 11
11ел11 «Маш1111ы по ТОЯIIНОГО ток
IОЧ
11 нка 1111тв111111 uс11омоrатслы1ыn
тока
4 Иссмдоо ть р
sлектродонr .эr 11 11 р
Нltя MOЩII TII, л тр б
гннтноrо тормоза
ью электрома ння цет1 обмот-
взн>· с помош яженне nнта омент на оалу
нarp)'ЭКIIK;Z, включ11в напрустанов11ть\ мН•М (1 кГм=
аrразта жде1111я тормоза~теля М2 =
к11 возбуого э.,епродвllr
ку сннхро1111оrо
сннхrон11!•м).
характернстн тока /, потреб-
= 9,1!1 i
и-образную ззв11с11мость ка возбуж-
5 С11ять
/(/) т.е. . eтiiотто
•
одв11гателя • ' пllтающе11 с
'
(М2= 1Н•м ==-
~;::т!го двигате.10е;:,~~м моменте нан ~~:Т~ющей сстн И =
/ р" пост
ряжен11
ден11я • n
оянном наn
= const) н пост
нх о11ноrо электро-
= const .
а воз6}'Ждення сн S~б д с ннтерва-
l!змене1111е токднть в д11апазоне О, еобходимо строго
пронзво
I опыта н
к
двнгате,,я А. Прн проведенш нне момента наrруэ 11
лом через I постоянным значе Результаты иэмере11нй
поддержнвать
O
двнrателя .
lн хронноr
на валу с1
б1
записать в та6.1. 1
••
табпнца16.1
Вычнtленм"
И3 меренма
Номер,
юмtptм1tl
Р,.
п.
М,,
tOSq>
~-
и.
/,
1,.
Вт об/11мн н ...
в
А
А
1
2
-
-
1
6 После окончания опыта разгрузить электрод.внга
тuь
0
nутем уменьшения момента наrруэ~н на валу до ну•
. 11 не отклю11ая двигатель от питающен сети.
'7. Снять рабочие характеристики синхронного -элек•
троuиrателя /(Р2), cos't{P:), ri(P2), М2(Р2), Р1(Р2), т. е.
:111нсимость тока /, ко,ффнцнеита мощности costp,
КПД '1, вращающего момента М и потреблнемой мощ
•ости Р1 от nомзно!i мощности Р2 на валу дu11гателя
врв nосто1111но~с токе возбуждения /, = const и постоя•
11О11 1аnр11жеиин U ... const:
1) уетаноамть ток аозбуждения сннхронноrо 9лектро•
,...,1тц11 р11нw11 1. -
2А при Ра - О, т. е. nрн холостом
-. Э.11t1еать nокь1нн11 приборов в табл. 16.2;
t) IОС1еаенио Н311ен1я момент нагруэкн на валу сии•
-.pollllraтuя от 3начення, равноrо ну.111О,
lf! 1О1Ором ток, DОТребляемыА с:иихроииwм
11oмrpn
В в.н•1,-;::---------r--- l I l'J А к U. 1 1~ 2
мiмtpt•
ммА
и. /,
'ht.1чмtмtt,"1
1•
м,.
[J
А
,.
..
и.
n, 11••
1,,
<,б/ u
1', .
Р,.
-
"""
Аhт8,~cos,
-
1
-
-2
-
..
донгаrелем, будет 11омн11алы11,I м для
нагруэки зат,сать показания приборов ;a~~oro момента
11звест11 6-7 юмсре11нА),
11 16 2 (про-
в) разгруз11ть с1•11хронный э,1ектродв11гателъ и оста
иовнть его, 1JL,1к.nюч11в напряжен11е питающей сети и на
пряжсI11Iе п11га1111я цс11и uозбуждення
8. Обработкn реJультато11 опытов
а) построить И-обра111ую характерист ку сннхро Iщ0.
го элсктродвнгателя /(1.) 11 со 1t(f,) rри Р2 = consl, нс
пользуя нэмерен1111 11 вы II е111 я, приведенные в
таб11. 16.1;
б) nостро~пь рабоч11е характернст :к с11нхрuнного
двнrзте.nя n(P2), сощ{Р2), ТJ(Р1) l(P2 и М2 Р J в однон
коорд 11нат11011 с11стеме
Мощность на овлу сIIнхро11 Ioro зл t.-тродвнга•мя
(nолезн3я мощность) Р2 - О, \0SM2n В
Коэффнц11ент полезного деАс 11я з11ектродвнr теля
1
IJ = 1>,+и,I,
гдеР,=-U/
-
мошность цепи возбуж. н I n дведен·
•
••
с ре е,1яеr•
нвя к ротору с11нхро1111оrо донrате я, в оп :,ire
ся no формуле Р, 1:R, (R, -
5,5 Ом!
Ко фф1щнент мощI ости двнгат я
со q, Р,/✓3 UI
эдесь Р, DKT\tBH Я МОЩ/1 СТ
с:иIIхрон11оrо элсктродвнr т я
1 Oб~RCII
н о мектрод
11 П рtчн
IUl"r • я
М1
АКСТfру
мad1-hack.narod.ru
л сш1хрот1оrо 9ле~ктро•
.:.tкJ1 tta ва у ется?
возр,,11:rаtшt,., ~аг~;ора не нзмен~!ОГО реж11~0 работы
З noчe.t) ( uрJшення ero р А от rенер.1тор
я частота ,сн nepexo 1
~ктродu11гатель
донr;т•к" ОС)UJССТНЛН:.11,атсльНОl>IУ х c1111xpot1t1ЫH эл
снн,р~ннuА иа~u";~~о:нн, 11р11 •~~:~~нсатора еж11м работы с1111хро11
S ~ """"" • с1111хрон11оrо буждення на р
рsмтает е реж•"..1ня11не тоха воз
c1111xpo1111oro эпек-
6 Поис1111~~rат<,1Я
нсходнт выпада 1111:я?
ноrо ,лектрода н• ус.1ов11ях про ем оно проявляет иощ11ост11 с1111хрон-
7, Прн •• • синхро1111эNа, в "нить коэффнuне11т оА нагрузке
трод:нr()~~:с::те, можно ЛбНО~~~:еrо прн не:з::~:ЩеllНЯ ротора СНН
внrателя, pd
tie наnроелен
наго 9,1к~"'Р~:)щестант- 11з;~е1~ен
нзме11е11н11 момента
9""
виrателя
в статора прн
•ронн1grок~:•~;~~:ходнт нз~~~•~~:.~~двнrателя.
1у сиихронll
нагру1к11 на ••·
17
работа
Лабораторная
бесконтактные сельсины
Одt1офаз11ые
Ознакомле1111е с конструкцней 11
U ель работы. . нофазных бесконтактных
ос11ов11ы,111 характср11ст11~~;~к~~орном и трансформатор
сельсинов лр11 работе в
ном реж11мах
Основные теоретические положения
В npouecce реалюаuнн дистанционной 1~ c~~•~f о~:~~
передач вращате.1ьных 11т1 угловых перем щов и anna-
111н нес~о.,ькнх oceit различных машин, прибор. н око
р~тов механически не связанных между собоа, ш Р
прнме'няются индукuионные однофазные системы син
хронной связи состоящие нз двух нли нескольких одно
типных спецна:1ьных электрнчесю1х мнкромашнн 11ереме11-
ноrо тока - сельсинов, электрически связанных между
собой.
Индукuнон11ые системы синхронной соязн, так же как
11 нслольэуецые в ннх сеЛ1:,сины-датчики н се.11ьснн1.,1-nрн
ем11икн, выполняют трех- или однофаз1щми. Тр~:хфазные
с:11сте11ы II нсnолt.зуемые в н11х трехфазные се11ьснны
обычно применяются при относительно больших мощ11ос
Т11Х в системах сэлектрическоrо вала•. В системах малоА
IICltlUюeти при выполнении иидукцио11но1i системы c11н
XJ)Olllloll с:11язи nрн14еия~утс:я однофазнь,е сельсины, вы·
8Qlце11ые no типу асинхроииоli машины с однофазной
:?:;'JIOA OCl11orкoA 803буждення н трехфаэноА вторичной
~ С11Нхрои113ацки. При ~ом однофазная обмотка
оозбужде11 11 я
так
можt•т 6
11 ll il ротоh
t.~ть Pat
11н зацн 11 _
11
,.е сrльс1111а а т ПQЛOll(e11a к·
в u ротор
'
pexq,
••к Hd
ко11струк11 ~ 111111 Ст ото азная об,,н,тк· стат,,рt,
ко11такт 111,,1щ1 11 ~u ~io,. ,
от11оше,,~е
а '"'"РО
статоре ~щноп ~ск,,11такт111,1ми " trлъс11нu в
возбуждс111111 олюсную Hlllt
Ко1tтактнче с11,м11я,,т
,
il IIа
расnред
""'·•н
c1111xro1
11133 "
11
роторе_ е11е11нуl<) ~ 11~
"
ц11.Дляв
расnред
""1,1щ1
11011 обмотк 11 к озмо;.к11осr tле1111ую oG У
такт11 ые кол1,,11/11111111 сеяз11 конц: nрисоеднне1111я ,Рмr,тку
дамв 11а корпус~ ~~~~~:::нщ,1е с соо~:е~;~~одятся 11/~~fi:
Щеточ1ю, ко11такт11ыi·1 _,а с помощью ско ующ11м11 еыво
местом ко11такт11ого сузел яеляется сам:~1ящнх щеток
ются беско11тактн1,1е е,1ьсина, поэтому шн нс11а.1еж1шм
ков.
сельсины, лишенные роко nр11меня,
у.
,тн~ неnос
стро11ство бесконт
тн
мернс171
актого сеnьс1
·
·
, гд е оGмотк 11 сннхро • ~на nrжазано 11а схе-
11 11зацнн I н возбужде1111я 2
lА
12
-
1
А·А
;-1
Р,с 171
р аспо,1о жены 11а ста торе сельсина и выпол11е11ы неnоа
011ж11ым11. ;\\зr1111т11а п сuязь обмоток возбуждення н снн
хро1111 з:эц1111 осущсстВJ1яется через •1агцнтоrровоА nод•
вю_к,юr·о ротора 3, полюса которого рuзде,1ены неN1rнит •
11011 r1рокл11 ,1кон 4. Благодаря такой конструкu1111 ротора
rюложс111tс ос11 r~отока возбужде1111я от11ос11тсль110 обмо-
1ок с1111хроннз1111111t прн повороте ротора 1шо1еняеl'СI так
же. кш< 11 о ко11т11кн1ых сельсинах, так как 11p111щ111.atl
C'ТBltf! 06011х TllrtOB ссльсннов OДHII 11 тот же Н см II
большую слощ11ость ко11струкu1111 бе ко ,т
нов, отсут1,;то11е в 1111х скольэ щнх к т
э1н11111rспы10 уое1111•111ть надежность Р
их характср11стнк
мad1-hack.narod.ru
,,н;iy,r,,в11oi1
С11стема
мollieт ра·
й сояэ11 •
.
111•
с11нхро11110 х pi.' 11-11>1,i\ , '
•
бvтать в доу тrзнсформа
Jlн каторном " dикаторно.<1,
В 11><
vi!
торНО!оf,
Clft/\POHII
моr.1а uе.,ьюя неред,1•1а yr•
связи яв.,яетс 1сн11й ротора
овых nepeмeu ед пrн
л
атчн,а
сельс1111а•д
мо,1енте
те,ьно~•
.
незначн •
отора се.,ь
соnротнвмння РСП сельсн•
снна-nр11е"ннка n; схеме
(/!.
сп
ньr с~ед"~l~~откн 11оз6уЖ·
rнс. 17.2
рнс 1,.~;~ключень~ к одно• а однонмешше выводы
llе:з::н"ueп1t перемен11оr~ т;~:•з) J1llllttril связи соед 1111е
Ф6 оток с11нхро1111заu1111 ( , ере"енные потоки, создв
ом
• 0 офазные 11 -~
а
ньr ыежду собон дн
ня датч11кв ,1 лрнем ннк •
ваемые обмотка~,н воэбуждфвзах обмоток с11 нхμо1111эв
ннJ1уuнруют в о;~но11ме1111ых ен11я которых эав11с1п от
uнн ЭДС, деiiстоующ11е знач осей фnэ от11ос11телыю
р асnоложе1111я
простра11стоенного
озбужден11я:
<Кн соответств}ющего потока в
Е • = E.,,cosa,,: Е,. = E.,.cosa..;
E,,=E.,,cos1,;i,. - l20o): Е2.= E,..cos(a,,- 1290) .
Е,, = E.,,cos( а. + 12001; Е2. = Е.,.cos(а., + 120•)'
rде Е,,. Еь, Е,, - действующие значення ЭДС 1111дуu!1•
руt11ых потоков в Jз6ужден1Jя в соответствующнх ф11 •н1 х
син~рон11Заu1111 сс.1ьси11а-датчнка: Е...
-
амплитудное
:sиачение ЭДС фаэ1.1 об.,.аткн синхроннзац1111 nрн совnаде•
1111в te оси с осью потока возбужде11ня (а. - О): а.
-
уrол 11tж.ау осями об11откн возбуждения н осью r,ервоА
taэw обмотки синJроиизаuнн сельснна-датчнка (угол ло•
IОрОта ротора). Аналоrичные значения с нндtксом сп•
8111оаrтса к сельснну-nрнемннку.
Прк О.Uнакоаом р1сnОJ1оженнн oceli оАНонменнwх
... Cl&ieт111t см111ро111q11&11н
.uтчнка II приемника отно-
~ ~11111а осеа оОмоток 1оабу•.Аемн11,
••
•
,
• ~ •1 оОмоrои смн11ро11иаа111111 cu.,.
.. .. .. ...,._ _
. . • ....,..PYlm:8 ОАН8
,,,, .a,rra: А.•
Е, ... Е,,
Пр111111мая 11ол11ые соr1ро11шле11~R фа3 обмоток с11н
хро1111эац1111 сельс1111а д тчнка н с
с
учетом сопроп10 щ й лI1
-= z. Z). MOЖII н tTH
связи II фазах /, Е /2
токи, flзаимодсйст
воэбужд НI\Я СД
щающнli (с11нхр
которых н тем
рсж11м Ее 1
УГЛОМ а,., ТО
М, ротор
котором
1111е Т к
с1111хроIIн
ченн
угла
tбоп
llfllt
сдn
тор
п
м
11
( dM,)
.
, •л я , о т 113 выраже1111n лt:r""' 7о u-u•
коrорын оnр<д•
.
а ы угол рассогласо11ания
Прн работе сел~с111111011 n ~злу сельс1111а-пр11емю11<а
npit отсрств1111 наrру~~~/а а вен нулю. Однако вслед
теорет11ческ11 до.,жен r~x nрнч1111 роторы СД II СП
стене 11ал11ч11я тр~н~tя II д~~ыii угол стат11ческо11 ош11бю1
ecerдJ сдв11нуты на 1te~;:a статнчес,-;оi't ош116к11 сельсшш
ло,. в зав11с11мост11 от > •
..
делятся нз тр11 ,,ласса точнос111.
даrчнк: ЛО, от О до ± 0,25°,
0
-
nр11ем1111к· ЛО, от О до ± 0,75 ,
датчнк: ЛО, от ± 0,25 до ± 0,5°,
1/ - nр11ем1111к; ДО, ОТ ± 0,75 ДО ± J,5°;
111
датчнк ЛО, от ±0,5 до± 1,0°,
-
пр11е~1н11к: ло, от ± 1,5 до ± 2,5°.
Пр1t работе с11с1емы 11нду1,;ц1ю1111011 сн11хро1111011 сnяз11
в трансформаторно.11 режнме соед1111ение сельс111111-дат
ч11на н се.1ьс1ша-nрием1111ка выполняют по схеме рис. 17.3 .
Обмот~;а воз6ужден11я сельс11на-пр11ем1111ка не пр11соед11-
няется к питающей сетн воз6ужде1111я II являетсп выход•
ноА, в l(Oтopoii 1111душ1руется ЭДС, создаваемая суммаμ•
J,
У,илит~ль
г--о--.
BыxorJ
?"'".,,,.Y'\.~-~...J~Jk110.1нum,"""~u
84и1t1.т,,1•
дастс11 rокам 11 б
обмоткн сII нх '
0
u услоu11е1111ым 11
ЩIIЙ MilГlltlТl;Jii1
;:~1~ ~
11
~ ССЛU11н~~,~~.:~1:мэдсОФаэах
ру1ощ11м и 11a11rauлo>11 ельс1111а-r1риемн а. Результ~μуlQ
= а,,
а,
-
111.1м в О6щ • нка будет
ЭДС -
, к осн nыхошщ,,
ем с,1учае 110 пу11ьс11
, 11~11од1щuя ,
об,.,откн се д углом 11 _
.
,т1щ поток
льснна - п
c111ta • np11cм1iitкu .
ом R выхо • риемннк~
' •10,I,ет GL1ть на.
д11011 обмrнке
ндена itз 8
сель -
Е_Е
ыражен1ш
rдеЕ-
.
'"' -
mCose,
•,.,
ам11лIIrуд~юе (м,,кс
1ю11iДС пр11 yr;ic рассоrласо~;,~11ь~е) значеш,е оыход
ля пракпt•tескОI·о исI1оль ия = ,,. -
а.=О.
режима рассм.~ т рнваемой с:ования трансфQрматорноrо
удобно, •1тобы зав11с11мость Е ст(~)мы синхронной связи
т . е. чтобы nr11 сог1асови11 '"' была с1111усо1ща.1ьнон
достигае
1111•когдаО-ОЕ
•
тел тем что ротор
-
,
•••=О Этn
ют ва постоян.11~111 угол, рзас:~~о~~~-nрнемннк~ с,;еща
прин11мают за 11 ачаль1юе В
•
11 ,то положение
отсчета угла сельс11, а п ·, ,
следствие этого за на•1а110
' • Р емн11ка c:r.,
прини
перпе11Д11куллр1tая осн одно ра "
..мается
ось,
Вэ·
I знои BЪIXOДIIOII oб~IOTKII
0
гом c,iyчue nрн нулевом уrде рассог11асова1111я о -
=
DЫХ<!Дll,Щ ЭДС Е,0, = О, а ЗiJBHCIIMOCTb t (s1110)
11рсдст;~влс11а u 011:ie E,w, --: E.,, s1110. Такнм обраэ;~, cc·iь
Cltll•np11eмt~11к 11р11 :,аботе u тра11сформnтор110•1 реж11ме
с111~хро111ю11 сопз11 са,1остояте.1ь110 не отрабатывает ззда11
llblll CCЛЬCIIIIOM•ДЗf'IIIKOM угол cr,., а лишь 11ндуu11руеr
ЭДС выход11011 06мотк11, 11зме11яющуюся r10 зако11у с1111у•
са от угю1 puccorJ1acoвa1111я О. Это 11апряже1111е (ЭДС)
1Iодuетсл 11а усн 111те11ь, о качестnе которого можно ис11оль•
зовnть элсктроII!'ы11, мектромаш11нны11 11т1 маг1111т11ын
ус11,111те1Iь. С его nыxrJдi1 ус11ленное напряжение подается
на об~ютку уг1рав.1с1 11 1 11сполн1пелы1оrо электродв11гате
ля, ротор которого жссткоn меха1111ческоn передачеи свя
зnн с ритором ссльс1111а пр11е,11н1ка. Ротор исполнитель•
1юг·о лсктрод'311r.ттс •11 11 ротор сельс11иа-прнемн11ка nово
pi1ч1tn юте 1 11:i yron 11r11 котором систе>.~а Сд н СП 11рн
хо 1111 ь cor~:1cooJ1111oe 11оложе1111е, т е II n яженне н
nыходI10 1 обмотке е ьсI111а 'lрнемн11ка
8
м
1у11ю (E,u
(1)
2. Jfсслt>довнь работу сельсннноt'! пары в 111щ11катор
Rом режнмс II еннrь Jав11с11мость с11нхрон11э11рующеrо
110мента смьс,11111 от уг.1а рассоrласовання.
з. Jlссмдовuть работу сельсинноt'I пары в трансфор
,_. 8тор,юи режнмс II снять эав11с11мость выходного н апря
ження сельснна-nрнемннка от угла рассогла~ова,шя.
4. Оnределнть к,1Jсс точности нсследуемон се11ьс11111юt'1
пары .
5. Сдел:нь кpJrк11t• оыооды по работе_.
Методические указания 110 выполнению ра6огы
1. Ознакоюпься с пр111щнnом деt'lствня н конструк
цнеt'! бесконтактного сельсина на демонстрац11онном стен
де, нэмер11тсльным11 nр11борам11 н проч11м оборудова 11нем
зксnернментальноii установки II записать в отчет по ла
бораторной работе техн11ческ11е да1111ые используемых
сuьсннов .
Ce.11•tHH·AIТ'IHK
T■I CeJIЫ:HHI . .
•
.
•
.
•
•
•
•
•
•
.
.
Номннu•н•я часrота наnряжеttнА пнтающеА сети
r11••
.
.
.
•
•
•
•
Нопнu•ное напряжение ,о;бу;ц~н~я 'в •
Тоа IОJС!у•Аення, А . .
'
•
~11u•ное аторнчное ~нн~А~ое' н;пр~ж~н~t В .
(Аараrиuенке обмотки возбуlkАенм., Ом . . ' .
.
ponuuнe обwотu с■н~роннэацнн (wежау
8}11111 J•••••мк), Ом .
,
,
,
.
,
Сuы:■м•прнеwи■■
......
llill!~IU"t■Ull81 "nor1 ~.ai,.~,~••- П~T.·IO~ei с;,.•
• ••;a;••u~ ~,.;.,..~•. •8 :
'
,А ....
р■- ol■■el,юe•■;ap~lk~И~e ·в ,
.,._111111111111
'
'
"4.-UI ll80МetlТ, Н,11 • •
11О11111Т, H-11/rpq ,
U11CИ1111ol aapw
Бд◄О◄А
50
110
0,◄5
49
◄6
73
БС◄ О◄А
50
110
О,◄5
49
О,23а
4,1, 10-1
ед-сп
Рис. \7.4
n) ротор се
Ркс115
пожение О и запфьс11на-датчнка уста
г)
иксирова
новить no
отсчитать n ть стоnорны лимбу в no
ботки ~. принят~, о лимбу сельсI1на-п м устройством,
•
ш1сать в табл. 17 ~-го за нулевое зна~немнн~а уго,, о6ра-
,.
ен11еа.=а.онза,
"•
тО' 30' 60' 90' 120'
Таблнца171
1,so• iso• 210• 240 ' 210• зоо· эзо•J 360'
а,;
Угол
обработки
сп а,,
YrOJ1 ста •
тнческоА
OШlfC!Klt
1
ЛО -а,-
1
11
а,
1
11
Jl) 11эмс1111я угол поворота сельснна,дsrчнка а,. ре •
rнстрнровать угол отрnОотк11 се.nьснн:~-пр11ем1111кз а. ..
-
а.. - cr..o, а,, - угол отработю1 ротора сельснна•пр11ем -
11нка, ~ - значе1111е угла поворота ротора сельс1111з
лр11ем1111ка от в)'ЛЯ л11r,1ба Реэультоrы нзмерсннll эun11
сатьвтnбл171
Пр11 11сспсдоо.:~н1t11 работы сель 111111 nп
тор11ом рс.11,11,1 11с11ыта1 нл нсобход11ио пр
13
мad1-hactc..narod.ru
во 11з6ежан11е недопустнмоrо переrревання о6моток сель
снна .3 Снять 3381ю1мость синхроннзнрующеrо мом:н та от
угла рассоrласова1111я М, (О) np11 ра6оте сельс11нно11 пары
в 11нд11каrор11ом реж11ые · .
а) установ11ть подв11жны11 груз на. л11м6е селt..с~на-
прнемннкз в н}левое положение. а планку, по которо11 011
перемещается, в строго гор11эонтальное nоложе11не ( н у
левое nоложенне ротора по л11м6у) н заф11кс11рооать
стоnоро.ч ;
• 6) ззnнсать нача,1ьноi' угловое nоложе 1н1е по л11м6у
о.о ротора сельснна-датч11ка н заф11кс11ровать его стопор
ным устройством . Это положение ротора сельсина-датч и
ка пр11н11мается за 11сходный нуль, отсчет угла поворота
ротора сельс1111а-датчика производят, 11сходл из выраже
ння о. = ~ - а.о, где а.. - угол поворота ротора сель
снна-датч11ка от 11сходного положения; а.~ - значе1111е
yr,,a поворота ротора сельсина-датчика от нуля Л liмба;
в) задать момент на валу сельсина-приемника с м еще
нием rio шта11rе nод11нжноrо груза на один, два дел ен и я
от нулевого nоложен11я;
r ) ротор се.,ьс11на-датч11ка, предварительно расст опо
рнв оба сt>льс11на, повернуть на угол, при котором ротор
сельснна-nрнемtllfка повернется в прежнее п оложен
(нулево~ nо.1оженне по лимбу), произвести отсчет уг~1=
nоворо1а ротора се.1ьс11на-дат ч нка, результат зап и с ать в
табл. 17.2 .
Тб
а лнца17.2
Плечо rруза /, .,
Смнаронюн рующн~
момент М" Н,м
)'ru p1ccorAICOI I•
....... rр1д
)'ro,i рас:соrласованни е 8 это
=ра11tыА уrлу поворота роторам случае определяете.,
у,. IIOIIOpoтa ротора сель сельсина-датчика, так
= Jставоанвwемси режн::на -~рнемннка остается
~ ..•
О,nрнэтом6-
ра оты системы ненз ,
....._
ао укаэанноА м а. - cr,, -
а.;
r 1 "l1JIOCТl8 М.(&) 8 :::::е, снять nять-wесть
~•-.uт11нка 0-60•. оне нэменення угла
Р11с 17 6
Ркс. 17 7
4. Исследовать работу сельсинной
о трансформатор11ом режн"е 11
пары СД- СП
••
снять зависим
•
ствующеrо з11ачен11я выходного ttаnряження н ость ден-
обмотк11 возбуждения се.1ьснна-прнемннка отаузажимах
соrласо11ан11я и. (О):
гла рас-
а) 110 прннцнпнальной схеме рнс. 17.б собрать элек
трнческую цепь р11с. 17.7 на лабораторном стенде;
б). установить начало отсчета углов рассогласования,
с зто11 целью ротор сельсина-датчика эакретtть в нуле
вом положеm111 по лимбу, а ротор сельсина-пр11емннка
заф11кс11роваrь cтonopo~t в положен11н, при котором вы•
ходнос напрнже1111е (напряжение на зажнмах обмотки
возбужден11я) отсутствует 11лн будет м11ннмаль11ым;
n) расстоnорнв ротор сельснна-да·чика, повернуть
его щ1 эада1111ь11i угол рассоrласовання от О до 180°,
про11 llll'CTII COOTD('TCTDellllO нзмеренне выходного наnря
жения сс.~ьс1111в-прнемн11ка; резу,,ьтат измерений запи•
сать II табл 17,З
Угол paccor~ ,соа
JНIHO- а.,ГfJ
Bi.>toд11oe 1•anpn11<c
1111е и" 0
Т1бАНЦI 173
о 15 30 45 60 75 90 10512013515()165180
мad1-hacfci.narod.ru
11
,альной 110лож11тсльно11 11 макс11мальной отр11цатель.
~о~ norpewнocтe11. т. е .'>0,р =[(+до)+ (-до)]/2;
б) no рез)•льтатам нзмерениА табл. J 7 .2 постро1-1ть
заs11с11мость с11нхроннз11ру1ощеrо момента от уrла рас
соrласовання М,(О). Угол рассоrласоваш1я О= сх,,. _
_
а., = а., так как угол поворота ротора сельс11На.
nprreщ111кa остается 11е11э~1е1111ым II равным нулю по nрн.
ir,пoli метод1rке 11сследова111rя. Сrнrхроннэнрующн i'r мо.
мент М, рассч1rтыва1от как про11зведен11е массы груза
11а текущее э11а11с1111е 11леча груза /, т. е. М, = ml:
в) по результатам п. 4 построить зависимость дей.
ствующеrо значек11п выходного иапряже111iя сельсина.
nр11емн11ка от угла рассогласован11я сельсннной n ары
т. е. U, (Э); угол рассогласования рассчитывают по значе:
нию угла поворота ротора сельсина-датчика 6 = сх,,..
КонrроАьныг гопросы
1. ПоRСНltте наз11аче11не снстеw сн11хро1tноА свяэн н л
сифИ1<8UНIО.
дапте нх КЛЗС•
2. 061,ясннте прн1щнл деАсте11я н уст А
т1ктноrо сельс11ное
ро ство контактного н бескон-
3 В каких с,1учаях прнмсняе
••торном режние?
тся снстеив сннхронноА свяэн в нндм•
4. Объясните лрющ,rп рвб
souннew оJ1нофа3н1,1х сельснно~ты снстемы сннхронноА связн с н~:11оль-
S. В каних с.1учаях нсnольз е ннднкаторном режиме.
сформаторноw режиме?
уnся система сннхронноА связи
8 Нарисуйте схе
в тран-
сми А
му " об1,яснкте р б
•~- О~~~с в трансфориаторноw реж~м~ту снстемы
сннхро11ноi1 сель-
о6
ните разт1чне меж
•
11откн сннхронн
JJ.y снстема1о4н то
•ааряже11нА npow~:uнн се.,Ь(нна н трехфаэны:~в н ЭДС трехфо11э110А
8. Какие Ф ,,енноА частоты,
системами токов н
8К
акторы ВЛНRIОТ •
.
ак за1иснт вы
ra сннхроннэнрую А
ра-r111со11нц> ходное нвnряженне сел щн момент сельсн11а?
18. :iкажН'Те пр
ьснне-прием11111<а от угла
• ■11,11111110
еииушестаа и
рном н трансформат недостатки систем
орноw режнwц. синхро11110А связи
ПРИJ1OЖЕНИЯ
В приложениях np1terдeнt..1 крат1<нt ха
бенttост•t электро11 Jмернтелuщ..~х прнбоlс,актrрист\411.н н 11е1еоторыr осо.
версалыtоrо паборатор11оrо сте,~да эв.А 0n· ахо4я~uих а 1н)иn,,rl(t унн
,
0 )nектротtа:ннке
Прилож,ниt П I Ко"п,скт измtритt,ьмыа К505
Измернтелышl't комn,,е,т KS0S nредназна,I,н АЛя н,м,рення n,p,
мен11ьtх (синусонл.а-1ьних) токов, на11ряжен•tй н амтнвны, мощнuстrН
о одно • н трсхфаз11ы.а: трех- н четырехnроьо.1ных ,iltктрнчtс~-.мл 1.1tnяx
nрн рав11омер11ой н нrраономер,~он нагруз••• ф>J
ВключРнне комnпекта 8 О.11НО• нл~1 трехфазную 1-'tttстрнчrскую utnь
для измерения токоu, наnряженнН н актнано~ чощностн npoн110.1L,нcR
согласно схемзм, прнведен,шм "" внутренней сторо11е крыш,н np,Gopa
(комплекта). При этом источник nнта11ня (генератор нлн '"•) nоз
кл~очается к группе зажимов с Генератор•, а нагрузка - к группе ,ажн
мов сНагррка• а соотаетствнн с указанноА маркировкой фа,
Иэмере11нс токов до 10 д на пределах 0,5; 1, 2 ,5; S и 10 д r~рон,
воднтся амnсрметрuм мектромагннтной системы класса точнос,к 0.5 .
nодключе1111ым к оторнчноii обмотке встроенноrо в комплект трансфор
матора то... а с номн11алыtым J1tачекнеч, раеным 5 А
А
Для расщнрс ►нtЧ npt..1t'J108 юмtрення тока nрtАусмотре,1 отм.,ьны
(вынос11он) трансформатор. поэво,,я1Ощнн nронэво~нть "'"'Р""~/:
600 А В трехфаз111н элс.трн•Iсскнх uепях пр11 нэмерен1111 т_~•Фо• ао р •·
ф В3 реключаtтся ю oдt10n ЗJЬI т r
амперметр ncpcкJ11<)'fHe,1eм аз "'
,
•
.
1О без разрыва токовоn uenн
фаэ,оон системы в АР)'У •
ных и.,н чtтырtхпроводны, трех
11J-..ерен11е I1311ря,1ш1нн в одноф;~ 300 450 н 600 В nронзводкrс•
фаз11Ы( uenнx на nредс.1ах ЗО. 75, 1 'клас;а точности О 5 """ючаемы•
аольнtетром ~лектром~rнит1юА с;ст;"':Ли С и 3ажниом N tftйтpa.,11нoro
между J8ЖflMOM OAIIUH · ~ фа)
'
провода
11 трехnроаодных тр,хфаэны• м••
Пptt нзм.:ре1111А1t ~,npRЖf'HH 8 ~ мtЖАУ J3ЖHNIMH (OOTll!TCТIY
о,ьтметр B<JIIOSltтC
,r
трнчсск11х uепях • •
ii нентра,ьноА точки ф оА ,.,,к•рмче
юtцеН фаэы н нскусст11е11но wностн • о4но н тро аJкм 'к.J1асс1 то-&
!1 н,сtрr1ш~ актно110М ио одкнаwическнм ''"мrrpo там жr: ••" "
с1<ик urnяx npo11JВOJl~;~:11f:Pf,oкo•••) uen• •:,т;;::~;,0 трамсформа
ностн 0,5 Пос,1едо::11n " ,торненоli об•о;";.:~ в Jpyryio О р1Jры11
аи11rрметр, пuдкл,о ерекл~очотьс• н, о1но ,.,,,очаt-с• • жАУ '" '""
тора тuкв н мож~:;Jллель111я uen• ••rт:ет!:д,рал,ноrо np ВОА• (млн
токовоА не11н, а
д Ф~'" и ,ажммо
соота,тtто)юше
"о..,
,. no cxtмt
••нt••• n тре0f(Тt
JICI
~ наrру,ке н c0t-•
т /1 т111т ••wм
Прн нерааном•r•0• етр• н• соота<ТС'Т 1У
]IIIHЯ •ОЛЬТ..
. c3DC'"1A• • ,1ом: каnрмжсiнtА
чtн•~" Ф1311 "'~
мad1-hacll..narod.ru
По,тому nr11 нзwсреннях актнаноА
11сq«11tниод иtдтральнод точ:~). 10.а.ных tлt•tПPHl4tCt\lJX Цt"IНI.\ с Р••·
. .0 1 11 м о- - т• • тр«фа,нw• •етwр\ ~n аодн"х тре,ф1J111.~х uenн• с pu,.
и.,wорнu,, н 11,р1111омсрноn, 8 8 ~.аз~ает фзJную мuшность cuorвc,,
а:w•~иоА маrру,,од оаттwетр л "
<1'■ юшеА фа>Ы тр:,.;,,3ноR снtп"т "" оаоАной uen11 aarтwnp 11е по.
) Пр• нораеноиернод наr%J~::.тfтоу!щсд фо)ы, uд11ащ сумма 111сх
•••ыu•r,Ф•••оА "owкocr11"0" равна cywwap110A октна1101i wощностн
оок~.1,11•~ ентмотр• ""}; + р + р rдс Р,, Р, 11 Ре - покозоння
трt•фVНОА цса•· Р -
•
uJ•afVlc,; фэ, 83 о nможс1111н ,t, ll ,, С.
12ттмстр• nрн н~ян•1111 поре рнборов 110"nмкта 1(505 а д11unвэо11е ~ОС•
Осноан;• nоrрсшнос:~~• токо• до 10 А, 111111,ижс111111 от 75 до 600 8
тот ◄О-65 Гu nрн н3wtpcющнх у,~эаmtым эн1чсння11 токов 11 11ощ>я11iе•
н wошност<А. соответ<1о•J% от конечного з111•ен11я робочеА част11 wц.
•••· не ореаыwаст ;t: • о
пы 0~:
6~ri;:·80A nанепн комплекта К505 приведены тu611нuы ue11 дме,
pi w•и 111nсрметра, вольтметра 11 11n11етра 8 соответс-rвнн с их но,
м•н•4ьныw11 ,ноченннм11 с учетоw ко,ффнu11ент1 трз11сформац1111 aw-
-вoro IIЗMtpl!tt.\.HOTO тр1нсформ1тор1 TOIII УТТ-5М
Коwлент имеет е<1роенныА ф1эоук1затепь - nр11бор АЛR провсрк11
lltpUOIIHHI ф13, ПОСJIU.ОВIТUЬНОСТЬ IКJIIOЧCHHA фа, о~редмннся по
uар1...еинt0 вр1ш,11ня дне•• фа,оуuзаrепя, на котором нанесена
n,u•• Н1nрав,ш111А араш,ния nрн npЯNOW 11ередо1аннн фn I Для обес,
-
rexцJOt СStзоnасностм при работе с коwп1ш1том KSOS зажим 31•
•uенн• соедн11ястся с ,аземляющнw звж1111ом .11абор1тор11ого стенда,
п,,,_,,.,,, Л 2 80AOTJIIТP flHllltpCtubН/,ltl ,;ифроsоа В7•22А
Jl88epC&lwiwt меnронн"А 1О11ьт11етр В7-22А nреднаJ11аче11 мя
-peu■ аос:тояниых н переменных (сннусо11дальных) напри>кеннА
• - . • т1ое соnротимеиий nостоянво11у току с npuc-raaлe:ннew
,-,.1,таю1 1211ерениА I цнфроаоА форwе.
n,.&i, -.оuет nро11Зю.11ить из11tреи111:
а ы.::-r,.~;i;-IO~~~·~~т:~· от 0,0001 АО 1000• В с пpeдeJl8WII
о.,; 1; ~to:,°' 0,0001 АО 2000 мА с nptдt.11111н изwерtнмА
.J...Of -
..~••- тоаа от0,0001 АО 2Вна
.- .,
llf-. •• ....,JOI IIJ 300 8 111 'IICfOrll O04~10 Г . ЧIСТОТIХ
.,
•• fOU от 0.0001 ,1 2000 •
11 u.
О
мА HI ЧIСТОТ81 0,045-
.. ,11 -~~ or 0,0001 .1О 2000 кОм.
•
...,.. Ц1О ,ю.
ар■ 11Jмtpe111111 маnр•мено ао,
•
1; -:,:'=-:;: •2 В, 10 ~ 0,1 МОм
• ,••·: · u ••;i~o-:~ :r:.-:
.,'
'1 :r~::.:..-:::r..-:.:-:
... 1 .....
,,
$
Рис ПJ
ЛеАствне np11Gop~ Q(IIOBa1to 113 nрсоб
жс1111я, тока нм, со11ротноле1111я о 11роnлррuам300,•а•~11н иА,мtря,моrо напр•
,1
v
1 "ьны нм н11тер•u аре
NC1111,. которы
nрсобразу,,тся в днскр,тну,о форму н 8 цмф оаоА •о
Структур11ая cxewa nр11бора nрнвtдtна на рнс 11 2 р А.
11,., рлемые эна 1е11ня (u_, U . R, / , 1.) с помощь,; AtлHтtJtм
11а 11ряже1111я / (np11 U., > 2 11) н соаrветстау,ощнх nр,обра1ов1телrй
(2. ,1 , 4) тра11сфорw11руются о 11ормнрооаннос пост ямное 1мам вое
11а11ряже111,е, r,срсдавuсь,ое о аналоrо цнфроьоА nреобра оаатель (S)
осущсст ляющ11i1 oc11on11,t0 фу111щн,о nреобра1овання 11орw11рова11ноrо
a11anoroooro 11arrpnжc1111n в цнфроооА коА. flpн 9тои nр,обра,ованнс
11оrм11ро1 a1111~ro 1tdr1pnжc11ня 10 времен110А ннтер1а11 осущсствпяrtс•
мrTOJIO" АВУАТ ктноrо 1111теrрнрова11нн, сущкост~ котороrо со~11т •
TON, что в течение ф11кснрова11но1 u ннтtрвала вр,wt11н 1,, качrми, ,о
тороrо 3 ыш,т от времс11н rrнrраци11 в nрнборt 1000 nвнАартных
мм 11у11ьсоа, nронслоднr н11т,rр11рован11t (n,рго,а такт ннтtrрнров111и•I
в.1шд11оrо 11апрпжсння, эак.п,очающсtся • ра,рядt интtrркрующеА tw~°:,
tit, r1рtдоарнте11ы10 sаряжtнноА АО опр,делrнн ro напряжения то ,
11,
л
11
мad1-haclc..narod.ru
П 3 Гt•tратор tutнa.1011 ГЗ-102
ПриАохtниt
гз 102 П~ACTIIJ\ЯtT соОоА
А eparop снrна1101 •
,
ра
Ннзкочастотмы rен
х 1<011tбd11нii эаукооо" н у11ы .
нсто,нн• сн11усонда11ы1ы, ,ле•;,::ч•~::тоw rарwоннк. Генеrаrор wожет
з11•01ой ••стат с иаАыи •о, u проверки н испытания MthТp0111toA
быть нсnОJ1ьзое111 д.,я реrу1111ро:;;:~заодстаенны, усло111ях.
aмaplT)'JIW • 11абор;торш,, "
кн rен,ратора
О.:новные те,ш.чсс•11• ,арактернстн н
8
пределах от 20 АО
1 Диаnа,он ~ •
етырьwя nоАднаnазонаwн; а н11 npe-
стоr rrнератора зак.,юче
200 ООО Гц, которын nерекры11еrс•ь;я n111ано от 20 АО 200, от 200 до
аиах частота может ptr).,11po11т 200 ООО Г
2000· or ~ооо АО ~о ООО. от 20 ООО АО
u.
600
±
2. Н~11ина.,ьная выходная мощность на ак~оо•о~ на(?1sэ:, MIK•
± б 0 11 н1 час,оте 1000 Гu соста111яет не wен~
"
т,
см111~ьн0t выхо.:~ное напряжение не мете 8 В .
ышает
3. Осноаная norpew11ocть прибора по частоте не npee
::t: ( 1 + s,o) %в AHIП~ЭOIJC чаете» от 20 АО 20 ООО Гu и 1,5 % в A•tBПI•
юме ••стот от 20 до 200 •Г11.
Э.11ектрн•t1:•1• стру•турна■ схема rенер1тора rз 102 11p1tlt"Д(·tt1
u piic. П. 4. Генератор, аа.1111,ощнАс■ переносным прибором, состомт
а м.аающеrо 11тоrенер1rор1 / Ttl!la RC, выходноrо четырехкаrкад11оrо
IIOIYDJIQ80.Uцoaoro уr11J1нтеля 2, МНАИuтор1 1ыходноrо наnряitiеиии 6,
~ • J • ст16нлюнро11нноrо источннк1 nнr■ нни 4
r-,.pyewwe задаю111н11 rенератороw сннусонА1.11ьные ме.триче•
.._ ---••• м..анноl ••стотw а 111п.11нтудw поступают на 1w,одноА
JIU8IU1,, Y<II.UIU1D11111A наnр••енц • wощност~, .tтна мсмебаниА 11
•
1 1 •• _,.ку11щнА аыао.а 11д1111~шrо rеиср1тор1 с н1rруа11ОА
На .._ J C&lau• 11а1р1аеа11е IIО■ трсцнруnс■ андмuтором напр••
t:::4... ,. . . l,WACТ1u1n COClol 11111ернтu11,ну1О 11ос:тоау1О caewy
--- ..........
IIOaнo HJlltHIIТII, IIAIIIIO С no11oшwo
--.- .-.
'lf'J
.....
:·,. -IIOl'a •• -
ZI &s~...а ny.
'-11
....... С.80 d),
........
.......
.... ...
=
'-n.t
.. ..
о,
10
)С
•
...
•А
•·
:т
,А
10
t•
10
t:
,
П pUAO>< t11Ut П 4 ЭAt~rpOНNЫD «ч ААОlроф С/ 11
Элtк-тро,111
••••
рмти~иwм пр
ма1н
Wlt ••
C.IICAOBIHIIЯ быстрон,мtНRЮWНlСR
К1•
нtnсрмо4нчсскна
ат• taur
AI\A и)мсрен
нw, ••
1ср111101 11
'"' •
t.nсnркчсскк
Р'
p■3.IIIIЧHWJ И
HHII KIK ,1 .1\R
ИWХ IС.1\НЧНН
(хцИ.11
о6сн1 ПОЛА
20 "о
б.1110
,
11
к
- - hack.narodru
JАТ
Yt.u1utNJ6
1---------ipa,kp,,,•vi------
Рис. П .5
иыii делнте,,ь наnряжен11я, с помощью которого выбирают снr11ал,
добиыii .:t,,я на6.,юАе•н• н исс.,,доеання иа экране эмктронно·
~учееоА тру6кн (ЭЛТ) осuнллоrрафа. С выхода аттенюатора сигнал
аоАается на nре.1.варнте.1ьнuА уск.,нтель. Снrнал, усиленный предвари•
те.111,nы" уснлителtм, П\Ю•ОDJп через линию задержки. Лннн11 задержки
о6ес:nечи1ает 1оз11ожность 11•6лtоаенн11 переднего фронта коротких
■сuцуе11ы1 нмnу.nьсоа nутс>1 создания I ханам 1ертнка11ы1оrо откло•
tltll■■ »аержк■ исСJ1сдуемоrо сигнала на время. нескоnыш nрееыша•
DU1ee аремя обра,оавния рабочего хода исполь,у,..оА ра,всрткк. Око•
-..а ycuine.nь усuкаает исСJ1едус11ыА снrнал до 1н1чення, доста•
- - .u• цбаtоаеиц его на ,кране ЭЛТ. Одиоареме11 '> с 1ы1оа1
....,._...ноrо усилитuя исСJ1tауемы(t сигнал поступает на 11од схе•
-
CIIUpOIIJaawui • запуска ра1аерткм, под аеАс:тамем которого схс"41
•••811:.uет •Р•моуrа.wоме импульсы постО11нноА амммтуаw неJа•
- • VI aиawu• • формw 1104,юrо c11rнan1. Эrн и11ny11i.cw nepeAI•
-
•
8- ~ l ltpaYopa ра1мртп, 1wpa61тw11ioщero nИ11ообр11.-
'
1 1, 8lvpae :,CU■lle1'(11 8 YCIUllntlle р111ерткм И )8ТСМ посту•
-
U "'Р--....о Ol■ -•IDIIUle MIC:ТIIIIЫ ЭЛJ 8 С"8МС р8J"рт•
•
8'Ulla101,.. _
~.. pery..■p«l8u
" • nc,rw n1111ooбpuиorv
1е • - ~ ~ OCJ- . u ewa• coorнтn1yioщtA ynaкo1110I
--
.... . mitpвт opa Pl18tpnlll,
. .. _ JII 1111 •..,. . МТ ta,.11p,n •P•~ruь- •••~4.а,,
·•s.,::;:-•- 118811ме "у,11 80 llpUIII oClpaтllOl'O
fll Jltэp ■pllllo,rU-• IIMIIJ.I ., . _ IIOC•
~ .., .. , . .. llp0881UCf88 ...........
l<T
НА
•А
ф
lk
!е•
'2
t)
lt
]
]
111,
1<>·
111
111
IH
~-
Ри ПG
н ПОАСОfАиие11ня, с1116жсииыс соотаетnау»щммн наАnм ••• 1 та••
,кра11 :мектронно ll)чeвon тру6хн В приборе нсnо.,ь,ует • ЭЛТ т,n1
8ЛO411 Экра11 ЭЛТ с 116жсн nроJрачноА w,uoA, м ПOJlll,)}t•oA а.1•
NJwcpeннR нзображсttнА no оертнU11и н rорнJоита •
!luрндои роботи с осцн1111оrрафом CJICAY,>W• ~ J IA• маб.t,uА•••• м
HJwepcннR ос11оа1 Ы• napawcтpoa (1wnлнту41,1 .ас;тоти 1р,мек11u• ••
тcp■ .UOD н т А ) ltCCJICA)CMOrO CHfHIAI ltNoI •О ..,
•
• CAUY
IOЩltC уСЛОDИR
1 Перед 1кпючен11см nрнбор1 1 сеrь nре41арнтеп••о ус:т1н ,, .
переключатель , Вольт/Амtн• а положе
У'" ,Ст•6
..•
кость, 1 кр1Ан с npaeoe nможеинr
•
•
м асе ост ал•ные ручки 1 ,р1Анне n
•
НИ]ОЦНII ,от Сt:'ТН• М кн nку П рск.1,ОЧf
11,)
нwR ••бел•, подать и САед)емыА снrна
• ••r> ••
2 Ок.nючнт• прибор I сет•, 111•••
греться I течение 10 15 11нн
3 Dwбр1ть тмп paJJ рткм - •
НJIN ждущмА ЖдушнА pCJl(HII CACAJ
да исслсдусмuА нwnyJ1i.e н ят
WCIIHtM Дll ■ Te
18ТОКОЛебат
1
AOIIЖlla
Пр
об,одмм
ра1аерт
4Bw
c1111apo11•J•
..
мad1...hack.narod.ru
ся устоАч1tоого н удоб.
·чку с Уровень>, АйбllТ\кране ЭЛТ Ручком ,t
"
epJШJ~ Р>
снrнала но
снн,рон•ззuнн • я нJоораж,~1ня
слеАУСТ отр,гуп11ра
,я на6.1юде11н
фОkус1tровк11
ноN :i.
ouкtt яркостн н
к illle трубк11.
( * 0) регу.111р овку нзоброженнл itaB \~т/Аелен• lt с Время/
аJть яркость н форк)'Сll~не nер·сключателем \,о т11каль11ыn 11 1up1tзo11
s. Нзме_няя nол~~.~ы11 д.,я 11сслеАОВаllэ~т. РПрн 1tаруше1111н ycтoil
лемн,, nол)ч11ть )'- 6раже1111я 11а экране
н сУроое11ь• nопу•1111ь
та.льный размеры нзо ~камн сСтабнльность_.ане
чнаостн нзобра"с11ннж~1{е 11зображен11е на экр••а· Перед измере1111<1~
•
ое н нeno.:istt
еиоrо снtн..... , •
у
устонч11а
мnлнтуды нсследу
O nронзоест1t проверк ка
Измерение ад ·емоrо сигнала необходн~я верт11кальноrо откло11е
аwплнтуды нсфt:Jфае iнента отклоне11ня ус11пнт nнсаинн lt 1111струк1~1111 110
пибров,н коэ н . нноit в техническом о
о )~lетоднке, р:аэа
ння: ·атац11н осцн.,лографо о отклонения nоАается исслеАуе"ыА
эксп'tiа в,ол усмкте.1я вертн_ка.1ь11оr 1 ) н rорнзо11rапь1101·0
ртнкалы1оrо ( t
{Jlrнaл н руч,uмоt ос
ется в удобное АЛЛ юмс,
гнал )'СТЗttавлнва
(
) пере"ешення сн
• шкалы экран~ onpeдMЯll)T
п
,шям проэрач11011
о.е
реннн положение. о деле . ее 11анбопьшему рзэ1<еру 1130 ра ,к .
число D.еnеннй ch•, соответств)ЮW
ння на зкране.
38 счет толщ~tны л11н11н пуча нзме-
д,,я уwеньwе11ня погрешност11 ним краям п111111н 11эо6раження.
рения про11эвод1rТся по ,111ж11нw 11лн ае~х в вольта~ равно пронэвеАенню
Прн это>r значение амп.,нтуды с::~•хл на цифровую отметку nоказа~шn
нзwеряемоrо значения •h• в дел~ н •нсnольэуется выносной АСЛ11тель
перек.1ючате.1я сВольт/де.,ен• . с.1
множить на 10.
1 : 10, nо,,ученный результат нео:. .х:::,и~~р~однческоrо сигнала. Частоту
Изиеренне частоты нссn•;~rнала можно определить по 11змсре11110•
нссле.1~моrо nсрноднчсского
му значению его nep11o;ia Т: / = 1/Т.
,
Установив на экране полтора или более периодов нсследуемог~
снrна.,а. нзмернют его значение в Ае.1еннях по шкале А 11розрач110
сетки. Значение перно.'!а оnре4еляnся как nронэоеденне 11змере11 ного
,качения А в депеuнпх на ц11фровую отметку показаний переключателя
сВремя/депеи•. По рассчнта11иому перноАу Т определяют частоту 11ссле•
ayeworo сиrна.1а .
Частоту нсследуе"оrо сннусонАаnьиоrо снгна,,а w ож110 опреАелнть
также wето4ом сравнении с известной (эталонноА) частотоit 110 фнrураw
Лнссажу. В nом случае через •ВжоА сннхр.• усилителя rорнз<.>11тд11ыюго
-•мя (при нажатой кнопке cBxo.i, . X•J подается сннусанда11ы1uе
•••р•жеим от rенератора с:-rандартмых сиrнапоа, а 11а •Вход У• -
IICC.'IQyewwA сннусондальнык сиrнал. СоотаnстаующеА к11опкан( • 0)
-:,~пора •и.u скнхроиизацим включается смнхронмэацня внешним
Cllnl8-. JЬ11енеuмс11 nоло;кенц nерекл~очатця сОре11я/ае11t• уст1111u•
-
,._м■
u6Ji10atинA 11эобраJ11.енм фмrуры Лнссажу на t1tp111e
r:: 1~80 11318еиа■ частоту rе11ератора станаартиhlх снrнапоа, АО•
~-~~~~• npocтeAwei фмrуры Л11сс1жу (мпмпса) 111
.... WJY. - -noA ф11rур111 иа tкр111е с:оотмтст1уn рам11•
~ а&'1О1' 1, - 1, асс--,-о II llfUOIINOro C11r11uoa. При кратном
- -- , u .., ... . ICIUtlueт ОМсе CJ10•11111 фмrура Лис•
.._ •
. ., . . .. . _, , •сс.иауемоrо Cllrиa.,a onp■AU■ior no
[)
А
о
ь
4
)
t
11аnр•ж•11нн rtнtpa
фигур~, J\11rcaжy ,,~о:• <тандар,н,.,,
"Ртнк1лн 11 нrцel\fJI h
tорн10,1t1,ам' ' н, h. ч
11рuАож•ни, 11 5 (/
•(Ао •• ••••
•
rpea11 помощь n
TOltQм pw ttopц•,нuu J,tt
Чtловrк nом,tтс-.
,i;rpw1t,,к.,,.
ческое соnрuти1мt1щt nровuд1tикuч ,лtкт
rруб1я, суха• nот11 )аенснт от сос,о•н Р•ч•скu,о то.. •
н друrнх фам'то ов •• кожа н т. А) Ан• ко"110,0 ""•Р•:~о "•••Р•
человечtского те~а ~a ~P •AHtt ""ч•ннt :::••ого CO<tQRнн• '.: ~ · · · ·
rоnрнятных уСJ1овнях (:~:с: 8 nрщ,щ 1оо'!.ШJ'~• tо11рvтн~~::~:
н т. д.) ~начt11не tro conp~ я кожа; ll.llaжнr;A то о. flpн н,б.11
ниже
.
HIIJltнн• wожот Y••~•w:~:,P<>l<>AllwнA 11,. ,
ЧеловечtскнА орrанн)w cn
• АО100о.•
nоследствнА 11еэ111чнтельныt тособ,н nроnускат, чtpt3 с,
nустни1,1х э11вче11нй иожrт окн. ПоJтоwу •• lo3pac б• б,э onacнw,
ЛtНО, ЧТО flpH токах 8 0,0\.:~•0;с;.н К ТRЖtлЫW ROCAtA:::::.c •~ w• АО
судороги Томи 8 о 05-О I д' У чtло1tка no••••mc• бо., "' "
0
•
можно счнта1ь смtРтrлън'ы-..н опасны АЛА человека. • с:1ыwе ~1~r~~ыt
Порвжt11н• IIIOAtA ,мктрнчtсннw т
•
••
аысоком, тек н ~tнзкоw напрмжtним П оком wожtт nрои1о~tн мак "Р"
окружаюшне услоанн
рн !IТow OQJlьщo, •••ч•••• •••ют
f1р11коснощ•нне чtло11tм1 к то1<оае
ное сокраwенне w1.1wu r1ocтpaдaewtr Аhш"" част•., 1ы,ы1аtт <уАоро"
се~состоятельно осеобо,1нтье:н от дtА~ан~~~~~ пЕтрадавwиА мt ""*"
злектрнч«кнм током nостраАавwнА наход т Сl\и not11t nop1жr•••
TANH, HIX0AЯWHMHCH под наnряжrнн,w." ,' , ~ • •~:i::.:~::·:::;.::;.
от д~Аствня тока, соб111одая меры nрtдосторожностн, там как ок>Jыаа
юwн nомоwь с~м wожет попасть nод наnрнжtннt.
Oc,oбoЖJltHHt nocтpua,wtro от дtАст1н• то••· Для oc,rAuжA•
ння nonpaдaвwrro от деАстеня ТОКD HtoбXOAMN0 HfMtAMHHO от...,.,••, .
ту часть устаноекн, к коrороА прнко1нулся nострадаеwнА Et11• о,кл"
ченне tnеkтрнческоА усто11011<н кель,я nрон1аtстн 6111:rpo, необ,оА••о
OTAtJIHII, nостр1Авашеrо ОТ ЧЗС"tА, HIX0,ЦRWHICR ПОА 1<anp.,. , • •, .
Дilя ,тоrо wожно аосnмь,оватыя сухоА доскоА ••• nалноА, су10А
одеждоА нлк .11руrн"н токонспроаодящнwн 11р,дwrта11к .111я 1СРдtАст•••
.11нбо на тoкoвtJIYW)IO част•. лнбо на nocтp,111wtro с цt1шо oбtcnr
чсння раэр"аа цепи тока Jlpн осаоОож.11енин nocтp1.188wrra от аеА
станя тока надо н1бtrать nрнкосно••••• к о•РУ*аюш•w nptд•rт•• •
частяw тмв nocтpuaowtro не nокрыты11 одrж.10А Не сn,ду,т таи,
nрмкас1ться • обу•• nocтp~.11вwrro, н11DA•w•roc• noA наnр•*• ••• ·
TII( 1(811 0111 ИСIЖtт ОКD)IТЬСЯ токоnро1одмщrА
r1•ow1•• •
Jl•об•ОДНМО Пl)llt.30IIТ.CI pt:1кнo1w•м.::p~кa:,,i,wera ОТ'"'"°
друrнмн IIWHTHWIIIH срtАСТ11""· д..• ОТА~•о 250 В)рможно IOC GII•
ICAywнx частtА nрм нн1коw наnрЯ*'""" Ае оА те.110 noeipa.1• • •ГО •
аатьсм, наnрнмtр, су10А доскоА, подсуну• ;wo частrА Пр• аrоб• •
Н30J\Ир0181 TIKHW обр11011 rro ОТ то•
0
"~щtГО ••Р'' noet 1111
мости для p11pw1a цепи тока, прот•:•••"'" •• ру•<• " 1• • •
можно aOCDl)lla.,oaн•cя острw• н3мнр
топоромIIтА)
ноrо ,ктрм.к•••
Mtpw nrp,oA no"ow• П раж•~ чтобы rGII •• ото••
8DIOТ HI сnнну, HI о,лнк IIJ OA•~/IAa арки 11О П ••
а wек а11rсте с.nодбор "°" СОСТ11 •o.t •••
от
ew1110wмA no11ow• стано••'~ ,у 1 " р0•••
удержи••• одн А рукой rro
мad1-haclc. .narod.ru
• c. , , r " оrш н11я • • ApyroA рукоА кнн,у. Н• рот nocтp1A11wero HIКJta,
1.WIIC 'K • "}'СОЧtК wарпн HJIH бнllfl, ,,теw OKI.SЫIIIOWHA nоwощь дtА8tт
rлуб,,.нА 140• н, nрнжае чер•• м1рлю саон rубы ко рту nocтp1дa1wero,
с ycWJ1••" 1дy11rr ewy I леrкн• 1щwх1емыА воздух. Прн этом nронско
днт 140•. При ещо•• 01<13Ы81ЮWНА ПОАIОШ• ОТIОДНТ CIOIO rопову Н ОТ·
•-rне,,т 011.ноА р)·коА нижнюю rубу noc:тpeдaewero. Прн ЭТОАI выды
ха,,.ыl ео111.ух 1wхо-11нт нз леrкнх noc:тpaдaawero. Нскусстеенное дых1 .
нне wожио nрон,1однт1, аналоrнчны" обрезоw, nо,11.111я еоздух через
НО( nocтp1.1111wero Прн ,row ЧIС:ТОТI IДOXOI N lblAOXOI ДОЛЖНI соот
е,тст1011т1, частоте ды,1ння челоеека ( /1}-20 р,з/,.нн).
Нс")'ССТ1tнное .аw•анне необходНАIО делать до тех пор, nока пост,
р1.1111wнА не н1чнет .11ыw1ть саwос:тоятель но.
ЛИТЕРАТУРА
·•·
1!;}_"_'КТ,Р80ОТ~•.••••!П0.11 рц. В. Г. Г,росц~о
п ....,
•
,
-
М.: Высшая wко-
2. /(ocor""" А с.. н,,щоа м. в. Э
1тоwкц1т, 1983. -
нос
л,нтрот,хннка. - М.: Энерrо-
3. &рисоа Ю, М., Л~11аrо1 д н 3
М.: Эt~ерrо1тоwнJдат, 1985. _
552·с. •• орин Ю. Н. Элеln'J)отехннка. _
{)[ ЛAFIJIP.lilЩ
Л16ораторн1я рабоrа 10.
Катушке нндукнt111н'(тн с моrннтщ1N"Jа
Лабораторна• работа 11,
,. О4°•
Одн<><~а,нь,А 8LltМ1trнwr1 уснлнтtль
Л абораторна• работа 12.
О111,офеэ11ыА 'P""Ф<>P•ll'ttlp
Лабораторная работа 13,
TprxфaJ1tыH 1снн,рон11ыА ~лrмтроаанrатtпt..
замк11утым роторо"
Ла6оратор11а• работа 14
Элtt<троданrатепь 11остоА11нщс, tot(a
лабораторная работа I б.
ТрtхфаэныА с11щронныi1 rt11tpaтop
Лабораторна• работа 18.
ТрtхфаэныА rнн,ронныА tлtктpoдe11rart~•
Лабораторная работа 17.
Од11офаэныr бесконте1<111~,е се.1ы:ины
Прнпожrння
Литература
14
24
41
59
94
!Об
117
,26
мadi-hacll. .narod.ru