Катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником
Для исследования катушки соберем схему моделирования рис. 5.29. Основная кривая намагничивания В(Н) ферромагнитного сердечника приведена в табл. 5.2. В информационный блок катушкивведены: основная кривая намагничивания В(Н), основные размеры сердечника (сечение S =0.0001м2, длина l =0.2м) и число витков катушки w =1000.
Таблица 5.2
Рис. 5.29 На первый вход осциллографа подается синусоидальное напряжение катушки u=310sin(314t). На второй вход осциллографа через датчик тока подается напряжение, пропорциональное току катушки. Из осциллограммы рис.5.30 видно, что форма кривой тока значительно отличается от синусоидальной. На данной модели рис. 5.29 можно проследить влияние конструктивных параметров сердечника, основной кривой намагничивания B(H) и амплитудного значения входного напряжения на форму кривой тока.
Рис. 5.30 Аналогичное исследование можно провести с помощью графического метода расчета по мгновенным значениям, если от основной кривой намагничивания B(H) перейти к зависимости Ф(i), задаться синусоидальным законом изменения магнитного потока Ф, который пропорционален входному синусоидальному напряжению, а напряженность магнитного поля H пропорциональна току i катушки. Действительно, можно записать: Ф=BS, u=dФ/dt и H=iw/l. Затем необходимо графически реализовать следующий алгоритм:
Ф(t)
Заключение
Рассмотренные выше методы расчета нелинейных электрических цепей дадут студенту возможность самостоятельно ориентироваться и принимать решение по выбору методов расчета и исследования нелинейных электрических и магнитных цепей. Ясно, что сложные нелинейные электрические и магнитные цепи могут быть рассчитаны и исследованы с помощью моделирования, но оценку получаемых результатов проводит исследователь, пользуясь другими приближенными методами расчета. Фактически, в виду сложности решаемых при расчетах задач, нахождение требуемого решения превращается в итерационный процесс, сочетающий различные методы расчета.
Библиографический список
1. Атабеков Г.Н. Теоретические основы электротехники. - М.; Л.:Энергия, 1978. -592 с. 2. Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей. - М.: Радио и связь, 1986. - 544 с. 3. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники.- М.: Высшая школа, 1984. -528 с. 4. Бессонов Л.А. Сборник задач по ТОЭ. - М.: Высшая школа, 1982. - 472 с. 5. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов в 3-х т. Том 2. – 4-е изд. / К.С. Демирчян, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровкин, В.Л. Чечурин. – СПб.: Питер, 2003. – 576 с.: ил. 6. Дьяконов В.П., Абраменкова И.В. MathCAD 7.0 в математике, физике и в Internet.- М.: Нолидж, 1999. -352 с. 7. Зайчик М.Ю. Сборник задач и упражнений по теоретической электротехнике.- М.: Энергия, 1978. - 360 с. 8. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с. 9. Каплянский А.Е., Лысенко А.П., Полотовский Л.С. Теоретические основы электротехники. -М.; Л.: Госэнергоатомиздат, 1961. - 527 с. 10. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника: учеб. пособие для вузов. - 4-е изд. перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1983. – 440 с. 11. Нейман Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники.-М.; Л.: Энергия, 1981. - Ч.2. - 534 с. 12. Николь Н., Альбрехт Р. Электронные таблицы Excel 5.0: практ. пособ.; пер. с нем. –М.: ЭКОМ., 1995. -352 с. 13. Очков В.Ф. Mathcad 8 Pro для студентов и инженеров. –М.: Комппьютер Пресс, 1999. -523 с. 14. Поливанов К.М. Теоретические основы электротехники. - М.; Л.: Энергия, 1965. - 359 с. 15. Попов В.П. Основы теории цепей. - М.: Высшая школа, 1985. - 496 с. 16. Серебряков А.С. Теоретические основы электротехники. Нелинейные электрические и магнитные цепи переменного тока: конспект лекций. -2-е изд., перераб. и доп. -М.: РГОТУПС, 2002. – 70 с. 17. Степанов А.П. Расчет и исследование линейных электрических цепей: учебное пособие. -Иркутск: ИрГУПС, 2003. -262 с. 18. Степанов А.П., Кудряшова Г.Г. Теоретические основы электротехники. Сборник описаний лабораторных работ: учебное пособие. -2-е изд., перераб. и доп. - Иркутск.: ИрГУПС, 2005. -187 с. 19. Теоретические основы электротехники / Под ред. П.А.Ионкина.-М.: Высшая школа, 1976. - Т.1. - 544 с. 20. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: практикум на Elektronics Workbench: В 2 т./Под общей ред. Д. И. Панфилова. Т. 1. Электротехника. – М.: ДОДЕКА, 1999. – 304 с. 21. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: практикум на Elektronics Workbench: В 2 т./Под общей ред. Д. И. Панфилова. Т. 2. Электроника. – М.: ДОДЕКА, 2000. – 288 с.
Оглавление Предисловие…………………………………..………………………...……...3 1. Основные понятия и определения…………………………………….3 1.1. Нелинейные элементы и нелинейные электрические цепи……….3 1.2. Нелинейные элементы и их характеристики……………………….4 1.3. Параметры нелинейных элементов…………………………………7 2. Методы расчета нелинейных электрических и магнитных цепей…10 2.1. Графические методы расчета………………………………………10 2.2. Аналитические методы расчета……………………………………15 2.3. Моделирование……………………………………………………..17 3. Расчет нелинейных электрических цепей постоянного тока………18 3.1. Графические методы расчета………………………………………18 3.1.1. Последовательное соединение нелинейных элементов………..18 3.1.2. Параллельное соединение нелинейных элементов……………..21 3.1.3. Смешанное соединение элементов………………………………24 3.1.4. Метод двух узлов при расчете нелинейных электрических цепей…………………………………………………………………………...27 3.1.5. Расчет нелинейной электрической цепи с одним нелинейным элементом…..………………………………………………….30 4. Расчет магнитных цепей постоянного тока…………………………31 4.1. Графические методы расчета магнитных цепей постоянного тока…………………………………………………………………………….32 4.1.1. Расчет неразветвленной магнитной цепи. Прямая и обратная задачи………………………………………………………………………….32 4.1.2. Расчет разветвленной магнитной цепи………………………….35 4.1.3. Расчет постоянного магнита с воздушным зазором……………43 5. Расчет нелинейных электрических цепей переменного тока ……..46 5.1. Графический метод расчета по мгновенным значениям…………46 5.2. Метод аналитической аппроксимации…………………………….49 5.3. Метод кусочно-линейной аппроксимации………………………..50 5.4. Метод расчета по действующим значениям несинусоидальных напряжений и токов или по их первым гармоникам……………………….56 5.5. Примеры схемотехнического моделирования простых нелинейных электрических цепей переменного тока на Electronics Workbench……………………………………………………………………..65 5.5.1. Простые электрические цепи с одним диодом………………….66 5.5.2. Катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником…….73 Заключение………………………….………………………………….74 Библиографический список…………………………………………...75
Учебное издание
|
Ф(i) 
