Politechnika Świętokrzyska w Kielcach
Laboratorium elektrotechniki
Ćwiczenie Nr 5	Temat: Badanie ferrorezonansu prądów i napięć.			Zespół Nr 2 1) Tomaszewski Andrzej 2) Mularczyk Paweł 3) Stoch Paweł
Data wykonania ćwiczenia: 3.11.1999 r.		Ocena:	Wydział: ED 3 gr. 23B

1. Schematy pomiarowe:

a) obwód szeregowy L_fe C:

b) obwód równoległy L_fe C:

2. Spis przyrządów

• amperomierz LE-3 zakres 0,3-0,6A kl. 0,5

• amperomierz LE-1 zakres 1-2A kl. 0,5

• woltomierz TLEM-2 zakres 75-150V kl. 0,5

• woltomierz TLEM-2 zakres 150-300V kl. 0,5

• autotransformator

3. Tabele pomiarowe.

a)dla połączenia szeregowego:

C=14μF

U	[V]	16	20	25	30	32	35	36	40	43	50
UL	[V]	17,5	22,5	28,5	33,5	37	40	78	79	80	80,5
UC	[V]	5	10	12	14	16	17	106	111	114	122
I	[mA]	25	45	55	67,5	75	85	600	640	670	720
U	[V]	55	50	45	40	35	30	25	21	20	17
UL	[V]	81	80	79	78,5	78	77	76	74	22	19
UC	[V]	128	122	116	110	102	96	88	78	10	8
I	[mA]	760	720	680	640	590	550	500	420	42,5	37,5

C=21μF

U		[V]		20		25		30		35		40		42		42,5		50
UL		[V]		23		28		33		41		51		57		84		86
UC		[V]		3		4		5		8		12		17		120		130
I		[mA]		30		35		45		60		92,5		125		1100		1170
U	[V]		50		45		40		35		30		25		18		17		10
UL	[V]		86		85		84		83		82		81		80		19		11
UC	[V]		130		124		118		112		106		98		86		4		2
I	[mA]		1170		1100		1060		1000		940		880		740		25		12,5

b)dla połączenia równoległego:

C=14μF

U		[V]			20				40				50			60				64			66				70			80			84
IL		[mA]			10				50				75			140				180			195				245			550			765
IC		[mA]			100				190				240			290				315			320				340			390			415
I		[mA]			82,5				152,5				175			182,5				180			177,5				180			340			500
C=21μF
U	[V]			20				30			40			50			60		68			70			72			75			80			82
IL	[mA]			10				25			50			75			140		210			245			290			365			530			630
IC	[mA]			150				220			295			365			435		490			510			520			550			590			610
I	[mA]			130				190			250			295			320		325			320			315			310			360			400

4. Wnioski.

Zjawisko ferrorezonansu charakteryzuje skok wartości skutecznej odpowiedzi oraz jednoczesne odwrócenie jej fazy przy podwyższaniu wartości skutecznej wymuszenia od zera do pewnej wartości. w obwodach szeregowych odpowiedzią jest prąd skuteczny , natomiast w obwodach równoległych odpowiedzią jest napięcie skuteczne.

Zjawisko ferrorezonansu napięć powstaje w obwodzie złożonym z szeregowo połączonych elementów : nieliniowego dławika i kondensatora.

Zmieniając w sposób ciągły napięcie zasilające zauważamy , że przy pewnej wartości napięcia zasilającego ( ok. 35 V)prąd wzrasta skokowo, od wartości 85 do 600 mA, dlatego należało uważać aby nie uszkodzić mierników. Dalsze zwiększanie napięcia zasilającego powoduje ciągły wzrost prądu w obwodzie. Przy zmniejszaniu napięcia zasilającego zauważamy , że przy pewnej wartości napięcia ( ok. 21 V) następuje skokowe zmniejszenie prądu w obwodzie, od wartości 420 do 42,5 mA. Opisanym skokowo zmianom prądu towarzyszy zmiana fazy podstawowej prądu z +φ na -φ dla obwodu czysto reaktancyjnego z +π/2 na -π/2 i odwrotnie.

Zjawisko ferrorezonansu prądów powstaje w obwodzie złożonym z równolegle połączonych elementów : nieliniowego dławika i kondensatora.

Ciągłej zmianie prądu zasilającego towarzyszy skokowa zmiana napięcia przy jednoczesnej zmianie fazy napięcia o 180. W naszym przypadku, gdy zmienialiśmy napięcie źródłowe, obserwowaliśmy stały wzrost prądu aż do |I|=182,5 mA dla IUI=60 V. Po przekroczeniu tej wartości prąd nieznacznie spadał (dla IUI=66 V |I|=177,5), a następnie znów wzrastał w sposób ciągły.

Wpływ pojemności kondensatora na ferrorezonans napięć można odczytać z charakterystyk wykreślonych dla tego zjawiska. Wzrost pojemności kondensatora powoduje zmniejszenie reaktancji zgodnie ze wzorem: X_C=1/ωC w wyniku czego rośnie prąd kondensatora przy stałej wartości napięcia zasilającego. Powoduje to zmniejszenie kąta nachylenia charakterystyki U_C(I) i przesunięcie punktu rezonansowego w prawo, tzn. przy wyższym napięciu zasilającym. Dla ferrorezonansu szeregowego zwiększenie pojemności z 14 na 21μF spowodowało zmniejszenie napięcia rezonansowego z 21 na 18 V przy jednoczesnym zwiększeniu prądu rezonansowego z 420 na 740 mA. Dla ferrorezonansu równoległego zmiana pojemności kondensatora z 14 na 21 μF powoduje wzrost napięcia rezonansowego z 66 na 75 V oraz wzrost prądu rezonansowego z 177,5 na 310 mA.

Zmiana ilości zwojów cewki spowoduje zmianę przebiegu jej charakterystyki prądowo-napięciowej. Zwiększenie liczby zwojów wywoła wzrost indukcyjności cewki L (zgodnie ze wzorem L=(Z*φ)/I ) i przesunięcie punktu rezonansowego w prawo.

Zjawisko ferrorezonansu zależy więc od doboru pojemności , przebiegu charakterystyki |UL|=f(|I|) ,a także, czego nie było w zwykłym rezonansie, od wartości skutecznej napięcia wymuszającego IUI (ferrorezonans napięć) lub prądu |I| (ferrorezonans prądów).

Wykresy charakterystyk

charakterystyka ferrorezonansu napięć dla C=14μF

charakterystyka ferrorezonansu napięć dla C=21μF

charakterystyka ferrorezonansu prądów dla C=14μF

charakterystyka ferrorezonansu prądów dla C=21μF

LFe

C

∼220V

V

At

A1

A2

A

C

V2

V

∼220V

LFe

V1

At

A

---