Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Теоретические основы электротехники» часть1 « Линейные электрические цепи» (стр. 6 )

 

где rн и хн активное и реактивное сопротивления нагрузки.

       В теории линейных электрических цепей иногда рассматривают свойства трансформаторов в предельных идеализированных случаях.

Так, при и , где К - коэффициент связи, и, обозначив   , получим следующие уравнения для воздушного трансформатора:

Трансформатор, для которого  соблюдается условие при любой нагрузке, называется совершенным трансформатором.

Если, кроме условий в пункте I, принять, что , то  между  токами и напряжениями имели бы место соотношения:

и

Трансформатор, для которого соблюдаются эти условия, называется идеальным трансформатором. Такой трансформатор действительно обладает свойством изменять не только токи и напряжения в определенное число раз независимо от сопротивления, включенного во вторичный контур, но и сопротивление в определенное число раз, не зависящее от характера  этого сопротивления. Это обстоятельство особенно важно для рационального конструирования отдельных элементов электрических цепей.

       Необходимо заметить, что свойствами,  близкими к свойствам идеального и совершенного трансформаторов обладают трансформаторы с ферромагнитными  сердечниками, с достаточно большим числом витков и с большой магнитной проницаемостью ферромагнитного материала.

Порядок выполнения работы

Собрать электрическую цепь по схеме рис. 27

Исследовать работу воздушного трансформатора при различном характере нагрузки вторичной обмотки и данные занести в таблицу 6.1. Определить по данным холостого хода параметры эквивалентной схемы воздушного трансформатора.

Таблица 6.1

Данные наблюдений	Результаты вычислений	Характер нагрузки
Холостой ход
Активная нагрузка
Короткое замыкание
Емкостная нагрузка

По данным п.2 определить коэффициент трансформации. Построить по данным п.2 графики изменения   в зависимости от Вычислить вносимые из вторичного контура в первичный активное и реактивное сопротивление в случае емкостной нагрузки. Построить векторную диаграмму воздушного трансформатора для случаев активной и емкостной нагрузок и вычислить мощности.

Контрольные вопросы

Качественно (без расчета) построить топографическую диаграмму цепи, состоящей из последовательного

Рис.28

соединения индуктивной катушки, имеющей активное сопротивление   и резистора с сопротивлением r и показать, как с ее помощью определить индуктивное и активное сопротивление  катушки (сопротивление известно) (рис.28)

Полное сопротивление двух последовательно соединенных катушек при согласном включении больше, чем при встречном. Докажите это. Для чего может быть использовано на практике данное обстоятельство? Показать, что сопротивление взаимной индуктивности двух катушек можно определить по двум значениям реактивного сопротивления цепи, содержащей последовательно соединенные катушки, при их согласном  (хсогл) и встречном (х встреч) включениях по формуле На каком физическом явлении основана работа трансформатора? Что называется коэффициентом трансформации? Определить для цепи рис.25 коэффициенты взаимной индукции М, если известны коэффициент связи К, индуктивности . Какой трансформатор называется идеальным? В чем заключается суть приведения трансформатора? Что подразумевается под понятиями активное, реактивное  вносимые сопротивления  трансформатора?

Лабораторная работа №7

Пассивные четырехполюсники на резисторах.

Цель работы:

Экспериментальное исследование свойств и определение постоянных пассивного четырехполюсника.

Основные положения

       Четырехполюсником называется электрическая цепь, имеющая два входных и два выходных полюса (рис. 29).

       В виде четырехполюсника можно представить линию передачи, трансформатор, электрический фильтр, усилитель, корректирующее устройство. Электрические величины ( ток и напряжение) четырехполюсника со стороны входных зажимов называются первичными (входными), к со стороны выходных зажимов – вторичными (выходными) и обозначаются соответственно: 

       Для любого пассивного линейного четырехполюсника напряжение и ток на входе связаны с напряжением  и током  на выходе двумя уравнениями:

  (1)

  (2)

где Q11, Q12, Q21, Q22  - коэффициенты, называемые постоянными четырехполюсника. Эти коэффициенты связаны соотношением:

  (3)

Решение системы уравнений (1) и (2) относительно напряжения и тока на выходе с учетом (3) дает уравнения четырехполюсника, выраженные через параметры передачи сигнала справа налево

  (4) 

  (5)

Здесь параметры   

Для экспериментального определения коэффициентов

Q11,Q12,Q21 и Q22  четырехполюсника на резисторах достаточно произвести измерения первичных и вторичных токов и напряжений при холостом ходе (хх) , I2=0, и при коротком замыкании (кз) на выходных зажимах 2-21, U2=0, т. к. в цепи на резисторах все токи и напряжения совпадают по фазе. 

       В соответствии с выражениями (1) и (2) при хх и стороны зажимов 2-21 имеем

  (7)

  (8)

Отсюда (9) – отношение изображений напряжений на входе и разомкнутом выходе;

    (10) – величина обратная передаточному сопротивлению разрыва выхода. При кз со стороны выходных зажимов (2-21 ) выражения (1) и (2) превращаются соответственно:

  (11)

  (12)

Отсюда,   (13)

-величина, обратная передаточной проводимости короткого замыкания выхода:

  (14)

-отношение изображений токов на входе и короткозамкнутом выходе. 

       При проведении опытов хх и кз для обратного включения четырехполюсника в соответствии с уравнениям (4) и (5) имеют место следующие уравнения

  (15)    (19)

  (16)    (20)