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变频电源演示器

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:536

本例介绍的变频电源演示器,采用汽车用旧发电机改制而成,其频率变化范围为0-85hz,电压输出幅度为3-200v(峰值)。将其用于物理实验教学,可演示电感器自感现象电容器与电感器串联谐振、电容器与感器并联谐振等现象。

电路工作原理
图2-26是变频电源演示器电路

图2-26变频电源演示器电路

变频电源采用汽车用旧发电机改制:拆去发电机定子线圈的转子线圈,将转子无换向片的一端装上两副集电环,集电环上的两个电刷用导线连出后作为电源输出端 (c、d端)接演示电路;原换向片上的两个电刷用导线连出后作为电源输入端 (a、b端)接直流电源gb(原换向片上的刷架中有一个对发电机外壳不绝缘,必须拆下重新组装,使其与外壳绝缘)。演示时,用手摇轮作动力,通过皮带拖动变频电源 (发电机)转动。当a、b两端接人直流电源后,在c、d两端即由有交流电输出,其输出幅度视输大直流电源大小而恒定不变,输出频率随发电机的转速的变化而变化。演示电感器自感现象时,a、b两端接7.5v直流电压。摇动手摇轮、拖动变频电源转动(由慢到快)时,c、d两端即有频率为0-5ohz、幅度为6v的电压输出。演示发现,在变频电源的转子未转动时,指示灯hll(见图a)发光,而hl2不亮;在变频电源转子的转速较慢 (交流电频率很低)时,hll和hl2均发光;在变频电源转子转速较快 (交流电频率较高)时,hll不发光,仅hl2发光。由此说明,直流电可以通过电感器l,而交流电难以通过电感器l。随着电源频率的升高,l的感抗增大。在接通电源瞬间,l中产生一个与电源
电动势方向相反的感应电动势 (自感电动势),该感应电动势和原电动势共同作用于hl2上,而使其发光;断开电源的瞬间,l中产生一个与电源电动势方向相反的感应电动势,使hl2发光。演示还表明,自感电动势远大于电源电动势。演示电容器与电感器串联谐振现象时,可以观察到指示灯hl(见图b)在电源频率低时和高频率时均不发光,而在频率接近25hz时才发光。这说明hl发光时,电源频率达到了电感器认 电容器c的谐振频率。因为谐振时l、c的总阻抗最小,电路中电流最大,故hl最亮。演示电容器与电感器并联谐振时,可以观察到在电源频率较低时,指示灯hll和hl3(见图c)同时发光;电源频率较高 (5ohz)时,hll和hl2同时发光;电源频率为25hz时,hl2和hl3发光,而hll不亮。这表明25hz是电容器c、l并联谐振的谐振频率。

元器件选择
l使用40w荧光灯的电感镇流器。
c选用耐压值为5ov以上的无极性电容器。
hl和hll-hl3均选用6.3v、o.la的指示灯 (图a中的hl2选用氖指示灯)。
gb使用5节1号电池。



本例介绍的变频电源演示器,采用汽车用旧发电机改制而成,其频率变化范围为0-85hz,电压输出幅度为3-200v(峰值)。将其用于物理实验教学,可演示电感器自感现象电容器与电感器串联谐振、电容器与感器并联谐振等现象。

电路工作原理
图2-26是变频电源演示器电路

图2-26变频电源演示器电路

变频电源采用汽车用旧发电机改制:拆去发电机定子线圈的转子线圈,将转子无换向片的一端装上两副集电环,集电环上的两个电刷用导线连出后作为电源输出端 (c、d端)接演示电路;原换向片上的两个电刷用导线连出后作为电源输入端 (a、b端)接直流电源gb(原换向片上的刷架中有一个对发电机外壳不绝缘,必须拆下重新组装,使其与外壳绝缘)。演示时,用手摇轮作动力,通过皮带拖动变频电源 (发电机)转动。当a、b两端接人直流电源后,在c、d两端即由有交流电输出,其输出幅度视输大直流电源大小而恒定不变,输出频率随发电机的转速的变化而变化。演示电感器自感现象时,a、b两端接7.5v直流电压。摇动手摇轮、拖动变频电源转动(由慢到快)时,c、d两端即有频率为0-5ohz、幅度为6v的电压输出。演示发现,在变频电源的转子未转动时,指示灯hll(见图a)发光,而hl2不亮;在变频电源转子的转速较慢 (交流电频率很低)时,hll和hl2均发光;在变频电源转子转速较快 (交流电频率较高)时,hll不发光,仅hl2发光。由此说明,直流电可以通过电感器l,而交流电难以通过电感器l。随着电源频率的升高,l的感抗增大。在接通电源瞬间,l中产生一个与电源
电动势方向相反的感应电动势 (自感电动势),该感应电动势和原电动势共同作用于hl2上,而使其发光;断开电源的瞬间,l中产生一个与电源电动势方向相反的感应电动势,使hl2发光。演示还表明,自感电动势远大于电源电动势。演示电容器与电感器串联谐振现象时,可以观察到指示灯hl(见图b)在电源频率低时和高频率时均不发光,而在频率接近25hz时才发光。这说明hl发光时,电源频率达到了电感器认 电容器c的谐振频率。因为谐振时l、c的总阻抗最小,电路中电流最大,故hl最亮。演示电容器与电感器并联谐振时,可以观察到在电源频率较低时,指示灯hll和hl3(见图c)同时发光;电源频率较高 (5ohz)时,hll和hl2同时发光;电源频率为25hz时,hl2和hl3发光,而hll不亮。这表明25hz是电容器c、l并联谐振的谐振频率。

元器件选择
l使用40w荧光灯的电感镇流器。
c选用耐压值为5ov以上的无极性电容器。
hl和hll-hl3均选用6.3v、o.la的指示灯 (图a中的hl2选用氖指示灯)。
gb使用5节1号电池。



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