Анализ электрических цепей с нелинейными элементами. Анализ магнитных цепей

  • Вид работы:
    Контрольная работа
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    403,21 Кб
  • Опубликовано:
    2013-05-15
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Анализ электрических цепей с нелинейными элементами. Анализ магнитных цепей

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра "Электроснабжение и электротехника"









Анализ электрических цепей с нелинейными элементами. Анализ магнитных цепей

по дисциплине Теоретические основы электротехники


Выполнил: Гаврилюк К.С

Группа: ЭЭТб-1101

Вариант 6.6

Преподаватель: Шлыков С.В.





Тольятти 2013

Задание №1

1.      По двум заданным параметрам нелинейной электрической цепи определить неизвестные величины согласно варианту.

2.      Методом компьютерного моделирования проверить правильность расчета нелинейной электрической цепи постоянного тока.

Дано:

Тип полупроводникового диода: LD106

=0.6 Ом, U=1.3 В.

Найти: J, IД, IR


1)По закону Ома найдем силу тока IR

R=U/R=1.3/0.6=2.32 А

2) С помощью Вольтамперной характеристики находим ток Iд по напряжению U: Iд=0.9 А

) По первому закону Кирхгофа находим ток источника:

J=IR+Iд=2.16+0.88=3.06 А

Ответ: IR=2.16 А, Iд=0.88 А, J=3.06 А

Задание №2

Компьютерное моделирование.


Результаты компьютерного моделирования совпали с результатами расчётов.

Задание №3

1. Изобразить электрическую цепь с заданными источниками постоянного тока и ЭДС, нелинейными элементами;

. Найти и привезти из справочной литературы выбранный тип нелинейного резистора и его вольт-амперную характеристику (ВАХ);

. На рабочем участке ВАХ нелинейного резистора выполнить аналитическую аппроксимацию (линейной или квадратичной функцией);

. Рассчитать нелинейную электрическую цепь. Подобрать параметры электрической цепи (E, J, R) чтобы обеспечить номинальный режим работы нелинейного резистора.

. Указать на ВАХ нелинейного резистора рабочую точку. Рассчитать статическое и дифференциальное сопротивление. Сравнить с паспортными данными нелинейного резистора.

=100 Ом

1)      В данном задании буду работать со светодиодом КЛ101А(желтый)

)        Его примерная ВАХ:


Рабочий режим: Imin=5 мА, Umin=5 В, Imax=10 мА, Umax=5,5 В

)        Выполним аналитическую аппроксимацию на рабочем участке, приняв за координаты минимальные и максимальные значения тока и напряжения.

U(I)=*(I-5)+5=0.01*I+4,95

)Рассчитаем нелинейную электрическую цепь:

(I)=0.01*5.3+4.95=5.003+I2=I3=5.3=2.3A=3A=5.3 A*R+(0.1*I+4.95)=E

.3*100+5,3=235,003 В

) Точка А - рабочая точка



Rст==0.714

Rдиф=

Задание № 4

Исследование нелинейных электрических цепей постоянного тока

Цель работы - изучение экспериментальных и графо-аналитических методов анализа электрических цепей с нелинейными элементами.

С помощью физического эксперимента в лаборатории кафедры

а) снять вольт-амперные характеристики нелинейных элементов;

б) графическим методом получить эквивалентную вольт-амперную характеристику электрической цепи при смешанном соединении нелинейных элементов;

в) определить статическое и дифференциальное сопротивления нелинейного элемента.

Индивидуальная расчетная часть:

Построим эквивалентную вольт-амперную характеристику ВАХ последовательного соединения двух нелинейных элементов, у одного из которых ВАХ - монотонная кривая, а у другого ВАХ отрицательного сопротивления управляемого напряжением (N - характеристика).


Описание лабораторной установки

В работе исследуется электрическая цепь, содержащая линейный резистор R1, две электрические лампы накаливания Н1 и Н2 и полупроводниковый стабилитрон VD1 (рисунок 5.4). Для снятия вольт-амперных характеристик (ВАХ) используется регулируемый источник ЭДС, миллиамперметр РА1 и вольтметр PV1. С помощью ключа S1 изменяется конфигурация схемы.

Рисунок 5.4. Исследуемая нелинейная электрическая цепь.

Изменяя напряжение источника U, измерили соответствующие значения тока I с помощью миллиамперметра РА1 и соответствующие значения напряжений Uab, Ubc и Uсd с помощью вольтметра PV1. Измеренные значения занесли в таблицу 5.5. Замкнув ключ S1 и изменяя напряжение источника U, измерили соответствующие значения тока I с помощью миллиамперметра PA1. Измеренные значения занесли в таблицу 5.6.


По найденным значениям построим ВАХ, где . По ВАХ стабилитрона найдём соответствующее статическое и дифференциальное сопротивления.


Rдиф=∆U/∆I=(13.75-13.5)/(0.2-0.18)=12.5 Ом

Rст=13,5/0,18=75 Ом

Задание № 6

нелинейный электрический цепь резистор

Цель работы - изучение экспериментальных методов определение параметров схемы замещения нелинейной индуктивности с ферромагнитным сердечником и исследование резонансных режимов в нелинейных цепях.

С помощью физического эксперимента в лаборатории кафедры

а) исследовать зависимость параметров катушки с ферромагнитным сердечником от приложенного напряжения;

б) исследовать явление резонанса напряжений в цепи с нелинейной катушкой индуктивностью;

Индивидуальная расчетная часть:

Рассчитать схему замещения и построить векторную диаграмму катушки с ферромагнитным сердечником по результатам экспериментов на постоянном и переменном токе.

.На постоянном токе: U = 20 B, I = 2 A.

.На переменном токе: U = 120 B, I = 0,5 A, P = 5 Вт.

Известно, что индуктивность рассеяния приблизительно составляет 10% от индуктивности катушки.

.        На постоянном токе:

 = 20 B, I = 2 A. => Rм=10 Ом

2.      На переменном токе:

 = 120 B, I = 0,5 A, P = 5 Вт

P=I2*R=> R=P/I2=20 Ом

Rст=10 Ом Rм=10 Ом

z=U/I=120/0.5=240 Ом

=240

x2+400=57200

x=239.1

x=xм+xs=239.1

xs=0.1* xм

xм+0.1* xм=239.1

.1* xм=239.1

xм=217.4 Ом

xs=21.7 Ом


Описание лабораторной установки

В работе исследуются нелинейные двухполюсники в цепи переменного тока. Источником синусоидальной ЭДС служит сеть частотой 50 Гц. Напряжение сети снимается с зажимов автоматического выключателя QF и регулируется с помощью лабораторного автотрансформатора (ЛАТР) Т. Для измерения действующих значений тока I и напряжения U, активной мощности P, используется комплект измерительных приборов К-505, к выходным зажимам которого подключается исследуемая цепь (рисунок 5.5).

Рисунок 5.5. Электрическая схема исследуемой цепи.

)        Собрали электрическую цепь, соответствующую схеме замещения (рисунок 5.5), подключили к выводам комплекта измерительных приборов К-505 катушку L с ферромагнитным сердечником (рисунок 5.6).

Рисунок 5.6. Исследуемый нелинейный двухполюсник -катушка с ферромагнитным сердечником

Сняли ВАХ катушки, для чего, изменяя напряжение с помощью автотрансформатора Т, устанавливаем значения тока I указанные в таблице 5.7 и измеряем соответствующие значения напряжения U и активной мощности P. Заносим в протокол величину активного сопротивления катушки на постоянном токе RМ .

Таблица 5.7. ВАХ катушки с ферромагнитным сердечником и ее параметры схемы замещения.

Измерено

Вычислено

I

U

Р

RЭ

хЭ

RCТ

xS

xμ

A

B

Вт

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

0,5

138

6

21,8


2,2

24,9

249

1,0

168

8

5,8


2,2

15,25

152,5

1,5

174

10


2,2

10,5

105,4

2,0

178

15

1,55


2,2

8,1

80,8

2,5

180

25

1,8


2,2

6,5

65,3

3,0

182

28

0,9


2,2

5,45

54,5

3,5

184

40

1


2,2

4,8

47,7

4,0

186

49

0,8


2,2

4,2

42,2




По таблице 5.7 построили ВАХ цепи и определяем напряжение на конденсаторе при скачке, затем просчитываем сопротивление этого конденсатора.

c=Uc/I=270/3=90 Ом.=1/(Xc*w)=1/(314*90)=34 мкФ.

2)      Собрали электрическую цепь, соответствующую схеме замещения (рисунок 5.5), подключили к выводам комплекта измерительных приборов К-505 последовательное соединение нелинейной катушки L и конденсатора С (рисунок 5.7).

Рисунок 5.7. Последовательное соединение нелинейной катушки и конденсатора.

Результаты заносим в таблицу 5.8

Таблица 5.8

Измерено

U

I

UL

UС


В

A

В

В

1

80

0,31

120

49,8

2

90

3,3

157

230

3

100

3,5

160

4

110

3,65

161

257

5

105

3,6

159

250

6

95

3,4

156

245

7

85

3,3

155

237

8

75

3,15

154

230



ВАХ по таблице 5.8

Похожие работы на - Анализ электрических цепей с нелинейными элементами. Анализ магнитных цепей

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!