ETLAB2, Badanie napi˙˙ i pr˙d˙w zmiennych


Ferrorezonans szeregowy i równoległy

Studia dzienne, magisterskie, semestr IV

Grupa IV

Sekcja 2

Polit Sylwia

Kopacz Andrzej

Siewiec Fryderyk

Szatka Marcin


1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskami zachodzącymi w obwodach o wymuszeniach sinusoidalnych zawierających liniowy kondensator i nieliniową cewkę, a więc nawiniętą na rdzeniu ferromagnetycznym. W zależności od połączenia wymienionych elementów rozróżniamy:

a) ferrorezonans napięć - dla połączenia szeregowego

b) ferrorezonans prądów - dla połączenia równoległego.

2. Układy pomiarowe

2.1. Wymuszenie prądowe. Połączenie równoległe.

2.2. Wymuszenie napięciowe. Połączenie równoległe.

2.3. Wymuszenie napięciowe. Połączenie szeregowe.

2.4. Wymuszenie prądowe. Połączenie szeregowe.

2.5. Układ szeregowy z żarówką.

3. Wnioski

W przeciwieństwie do liniowych obwodów RLC wystąpienie zjawiska rezonansu w takich samych obwodach nieliniowych (cewka z rdzeniem ferromagnetycznym) zależy oprócz zmiany parametrów L i C również od amplitudy napięcia lub prądu zasilającego układ.

Cechą charakterystyczną charakterystyk IUI - III jest ich niejednoznaczność: dla układu szeregowego ze względu na napięcie, dla układu równoległego ze względu na prąd. Powoduje to, że wyznaczenie całej charakterystyki dla tych układów możliwe jest tylko przy jednym możliwym rodzaju zasilania. W przypadku połączenia szeregowego układ musimy zasilić wymuszeniem prądowym, natomiast przy połączeniu równoległym wymuszeniem napięciowym.

Dla uproszczenia analizy zjawiska i układów posługujemy się tylko pierwszymi harmonicznymi, pomijając pozostałe. Przy tym założeniu przebiegi w układzie możemy traktować jako sinusoidalne i stosować metodę symboliczną.

Wykorzystane w układach teoretyczne idealne źródło prądowe zrealizowane zostało jako połączenie szeregowe źródła napięciowego i rezystancji.

W układzie szeregowym przy wymuszeniu napięciowym obserwujemy przy pewnym napięciu skok prądu i odwrotnie w układzie równoległym przy zasilaniu prądowym - skok napięcia dla pewnego prądu wymuszenia. Powyższe skoki wynikają wprost ze wspomnianej wcześniej niejednoznaczności charakterystyk IUI - III.

Obserwując charakterystykę III - IUI dla układu szeregowego z żarówką można stwierdzić, że ferrorezonans będzie miał miejsce, kiedy prosta IIcI = f(IUI), odpowiadająca kondensatorowi, przetnie się z nieliniową charakterystyką cewki z rdzeniem ferromagnetycznym. Przecięcie to warunkuje powstanie pętli cyklicznego zapalania się i gaśnięcia żarówki - migotania lub świecenia. To czy żarówka będzie dla nas świecić czy migotać zależy od wielkości tej pętli. Im większa będzie pętla, tym czas między kolejnym zgaszeniem a zapaleniem będzie dłuższy, a więc częstotliwość migotania zmaleje. Przy odpowiednio małej pętli, częstotliwość będzie na tyle duża, że żarówka będzie się dla nas świeciła.

Wymieniona wyżej wielkość pętli rezonansowej zależy od nachylenia charakterystyki IIcI = f(IUI) w stosunku do osi napięcia IUI, a więc od doboru pojemności kondensatora w układzie. Zgodnie z zależnością opisującą charakterystykę dla kondensatora IIcI = a IUI, gdzie a = wC = tga, im większa będzie pojemność C, tym większe będzie nachylenie prostej II­cI = f(IUI). Widoczne jest to na dołączonych charakterystykach dla dwóch różnych pojemności (C­1 < C­2).



Wyszukiwarka