Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ





Л. А. Потапов

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ:

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного издания

 

Издание второе, дополненное

 

 

Брянск


УДК 621.3

 

Потапов, Л.А. Теоретические основы электротехники:Лабораторный практикум [Текст]+[Электронный ресурс].– 2-е изд., доп. – Брянск: БГТУ, 2010. – 106 с.

 

ISBN 978-5–89838-530-9

Представлены лабораторные работы по дисциплине «Теоретические основы электротехники», направленные на формирование навыков моделирования и исследования электрических цепей.

Лабораторный практикум предназначен для студентов очной формы обучения специальностей 210106 «Промышленная электроника», 140604 «Автоматизированный электропривод», 210104 «Микроэлектроника и твердотельная электроника» и 210304 «Радиоэлектронные системы».

Табл. 13. Ил. 62. Библиогр. – 4 назв.

 

 

Научный редактор Н.А. Кривоногов

 

Рецензенты: кафедра «Энергетика» Брянской государственной

инженерно-технологической академии;

кандидат технических наук Н.И. Ушев

 

ISBN 978-5–89838-530-9© Брянский государственный

технический университет, 2010

ВВЕДЕНИЕ

Предлагаемый лабораторный практикум содержит методические указания к 15 лабораторным работам по дисциплинам «Теоретические основы электротехники» и «Основы теории цепей» и направлен на формирования у студентов навыков моделирования и исследования электрических цепей постоянного и переменного тока.

Для успешного выполнения лабораторных работ необходима предварительная подготовка. Поэтому прежде чем начать работать на соответствующих стендах, студенты должны, ответить на вопросы преподавателя по теме предстоящей работы.

Студенты, получившие допуск к лабораторным работам, самостоятельно выполняют необходимые соединения и переключения на лабораторных стендах и перед включением стенда под напряжение приглашают преподавателя или учебного мастера для проверки правильности монтажа. Выполнив необходимые измерения, стенд отключают. Дальнейшие изменения схем, отключение одних и подключение других приборов выполняют при отсутствии питающего напряжения. Завершив все переключения, вновь приглашают преподавателя или учебного мастера для проверки правильности сборки соответствующей электрической цепи и с их разрешения включают стенд под напряжение.

Работу выполняет бригада из 2 – 3 человек, готовят один отчет на всю бригаду. В отчете должны быть представлены электрические схемы, таблицы экспериментальных данных, формулы для расчетов, графики, векторные диаграммы и выводы по результатам работы.

Завершающим этапом выполнения лабораторной работы является ее защита. При этом каждому студенту индивидуально предлагаются 3 – 4 вопроса по материалам отчета. К выполнению следующей лабораторной работы студенты допускаются только после успешной защиты предыдущей работы.



Лабораторный практикум предназначен для студентов очной формы обучения специальностей 210106 «Промышленная электроника» и 140604 «Автоматизированный электропривод», 210104 «Микроэлектроника и твердотельная электроника» и 210304 «Радиоэлектронные системы».

 

 

ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

 

При работе в лаборатории «Теоретические основы электротехники» во избежание несчастных случаев, а также преждевременного выхода из строя приборов и электрооборудования студент при выполнении лабораторных работ должен строго соблюдать следующие требования:

– приступая к выполнению лабораторной работы, необходимо ознакомиться с правилами работы в лаборатории и техники безопасности;

– после ознакомления с правилами работы в лаборатории и инструктажа по технике безопасности необходимо расписаться в соответствующем журнале;

– при работе в лаборатории запрещается приносить с собой вещи и предметы, загромождающие рабочие места;

– запрещается громко разговаривать, покидать рабочие места и переходить от одного стенда к другому;

– сборку электрической цепи производить соединительными проводами при выключенном напряжении питания в строгом соответствии со схемой, представленной в лабораторном практикуме, обеспечивая при этом надежность электрических контактов всех разъемных соединений;

– приступая к сборке электрической цепи, необходимо убедиться в том, что к стенду не подано напряжение;

– при сборке электрической цепи необходимо следить за тем, чтобы соединительные провода не перегибались и не скручивались петлями, приборы и электрооборудование расставляются так, чтобы было удобно ими пользоваться;

– собранная электрическая цепь предъявляется для проверки преподавателю или учебному мастеру;

– включение электрической цепи под напряжение (после проверки) производить только с разрешения и в присутствии преподавателя или учебного мастера;

– при обнаружении неисправностей в электрической цепи необходимо немедленно отключить ее от питающей сети и доложить об этом преподавателю или учебному мастеру;

– переключения и исправления в сборной электрической цепи разрешается производить только при отключенном напряжении питания;

– запрещается прикасаться пальцами, карандашами и другими предметами к элементам стенда, находящимся под напряжением;

– при работе с конденсаторами необходимо помнить, что на их зажимах, отключенных от сети, некоторое время сохраняется электрический заряд, который может быть причиной поражения электрическим током;

– при обнаружении повреждений электрического оборудования и приборов стенда, а также при появлении дыма, специфического запаха или искрения необходимо немедленно выключить напряжение питания стенда и известить об этом преподавателя или учебного мастера;

– после выполнения лабораторной работы необходимо выключить напряжение питания стенда, разобрать исследуемую электрическую цепь и привести в порядок рабочее место;

– при поражении человека электрическим током необходимо немедленно обесточить стенд, выключив напряжение питания; при потере сознания и остановке дыхания необходимо немедленно освободить пострадавшего от стесняющей его одежды и сделать искусственное дыхание до прибытия врача.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВЕТВЛЁННОЙ ЦЕПИ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы

Цель лабораторной работы – приобретение навыков моделирования линейных электрических цепей постоянного тока.

 

Задачи работы

Задачи лабораторной работы:

– приобретение навыков сборки электрической цепи в соответствии с заданной схемой;

– приобретение навыков работы с приборами при измерении токов и напряжений.

– изучение методов холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ).

– определение параметров эквивалентного генератора, входных и взаимных проводимостей в различных ветвях электрической цепи.

Продолжительность лабораторной работы – 4 часа.

 

ОПИСАНИЕ СТЕНДА

 

Стенд содержит два источника питания с различными ЭДС: Е1 и Е2, переносной электронный вольтметр, постоянные и переменные резисторы. Разветвленная цепь собирается из резисторов, закрепленных на стенде. Вместо амперметров включаются измерительные резисторы соответственно в первую, вторую и третью ветви цепи. При измерении напряжений прикасаются щупами вольтметра к соответствующим точкам электрической цепи. Если отклонение стрелки вольтметра меньше одной трети шкалы, то диапазон измерения переключают с помощью переключателя, расположенного на лицевой панели прибора.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

В лаборатории

1. Подключить вольтметр к источнику Е1, расположенному на левой половине стенда, и, вращая рукоятку, установить напряжение U1 в соответствии с табл.1.

Таблица 1

Номер недели текущего месяца U1 U2

 

2. Собрать цепь (рис.1) и измерить напряжения на сопротивлениях Rи и R1. По данным опытов определить параметры схемы замещения источника ЕЭ1 и RЭ1.

3. Аналогично установить напряжение U2 на источнике Е2, расположенном на правой стороне стенда, и, собрав аналогичную цепь, определить ЕЭ2 и RЭ2.

4. Собрать цепь (рис.2) для проведения опыта короткого замыкания.

5. Измерить напряжения на измерительных сопротивлениях Rи, стоящих в цепях с сопротивлениями R1, R2 и R3. Зная измерительное сопротивление Rи = 10 Ом, определить токи I1, I2, I3 и записать их в табл. 2.

6. Собрать аналогичную цепь (рис.3), но подключить источник Е2 к зажимам dе, а от зажимов а–в отключить источник Е и закоротить эти зажимы а–в.

 

7. Определить токи I1, I2, I3 (как в п. 5) и записать их в табл. 2.

8. Убрать перемычку с зажимов а–f и подключить к ним источник Е1. Определить токи I1, I2, I3 ( как в п. 5) и записать в табл. 2.

Таблица 2

  Е1 ≠ 0 Е2 = 0 Е1 = 0 Е2 ≠ 0 Е1 ≠ 0 Е2 ≠ 0 опыт Е10 Е2 ≠ 0 расчет
I1        
I2        
I3        

9. Используя переменное сопротивление Rн2 (расположено в центре стенда), собрать цепь (делитель напряжения) (рис.4). Убедиться, что при измени положение рукоятки переменного сопротивления на зажимах 1–2 изменяется напряжение.

10. Подключить делитель напряжения к зажимам а–f (где был включен ранее источник Е1) и, изменяя напряжение Uaf (вращая рукоятку переменного сопротивления), добиться, чтобы ток I3 стал равен нулю ( при этом источник Е2 не отключен). При этом определить напряжение Uaf и ток I2.

11. Вернуть источник Е1 на зажимы a–f (убрать сопротивление Rн2) и отключить источник Е2, а вместо него подключить сопротивление нагрузки Rн1. Должна получиться следующая цепь (рис.5):

 

12. Изменяя сопротивление Rн1, измерять на нем напряжение и ток. Выполнив 4 (5) измерений, добиться получения максимума мощности в этом сопротивлении. Результаты измерений представить в виде табл 3.

Таблица 3

Uн          
I2          
Р = Uн×I2          

 

13. Отключить сопротивление Rн1 и измерить напряжение Udexx (опыт холостого хода).

 

Дома

С помощью программы Workbench (EWB 5.12) собрать виртуальную модель исследуемой цепи (рис.6) и проделать с ней те же эксперименты, что проделаны в лаборатории. Величины Е1 и Е2 установить те же, что были в лаборатории. При значительных различиях результатов, полученных в лаборатории и на виртуальной модели, использовать результаты, полученные на модели.

Для сборки виртуальной модели цепипоследовательно перетащите на рабочее поле все элементы цепи: источники напряжения с панели «Sources» , резисторы с панели «Basic» , вольтметры и амперметры с панели «Indicators» , мультиметр с панели «Instruments» . Расположите элементы цепи в соответствии со схемой. Элементы можно поворачивать, выделив их щелчком левой кнопки и вызвав окно команд редактирования щелчком правой кнопки. Для соединения элементов в цепь подведите стрелку указателя к выводу элемента, после появления черной контактной точки нажмите левую кнопку мыши, протащите проводник до вывода другого элемента, добившись соединения, отпустите левую кнопку мыши.

Для изменения значения параметра элемента выделите его, щелкнув левой кнопкой мыши. Затем нажмите правую кнопку, выберите «Component Properties» и установите необходимое значение параметра на вкладке «Value». В виртуальной модели значения сопротивлений R1, R2, R3 увеличены на 10 Ом для учета измерительных сопротивлений реальной модели.

При сборке схемы в EWB 5.12 стрелки токов должны входить в положительные клеммы амперметров, которые в модели изображены тонкой линией. При этом значения токов по знаку будут соответствовать принятым направлениям стрелок.

Мультиметр позволяет измерять постоянные и переменные напряжения и токи, а также сопротивления. Переключения режимов выполняется нажатием кнопок на панели мультиметра.

Используя полученные результаты, выполнить следующие расчеты.

14.На основании измерений п.5 и 6 определить входные и взаимные проводимости g11, g12, g13, а также g22, g21, g23.

15. Используя взаимные проводимости и ЭДС Е2, определить при каком значении напряжения Uaf ток I3 равен нулю. Сравнить с результатом, полученном в п.10.

16. Аналогично определить, при каком Ude и неизменном напряжении Е1 ток I2 равен нулю. Результат сопоставить с п. 13.

17. По результатам измерений в п. 12 определить зависимость UH = f(I2), а также I1 = f1(I2), I3 = f2(I1).

18. Используя метод эквивалентного генератора, упростить схему на рис. 5.

19. Определить при каком значении сопротивления RH в нем выделяется максимум мощности.

20. Оформить отчет о лабораторной работе, в котором для каждого эксперимента привести схему исследуемой цепи, измеренные величины, формулы, диаграммы, выводы (сравнение результатов эксперимента и результатов расчета). Порядок выполнения работы и расчеты сопровождать текстовыми пояснениями.

Подготовить устно ответы на вопросы.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Для определения параметров схемы замещения источников необходимо:

а) измерив напряжение на зажимах источника, отключенного от нагрузки (напряжение холостого хода), определить ЭДС эквивалентного генератора Еэ= Uхх;

б) собрав цепь (рис.1), измерить напряжение на известном сопротивлении (см. п.2 работы), определить ток или ; записав уравнение напряжений для всей цепи I(Rэ+ RИ+ R1) = Eэ, определить Rэ.

Для определения входных и взаимных проводимостей необходимо оставить в цепи один источник ЭДС (остальные отключить) и определить соответствующий ток. Тогда . Так, зная ЭДС Е1=10 В и ток I3 = 2 A, определяем g31 =2/10=0,2 См.

Для цепей, где нет источников, необходимо самим вставить ЭДС в соответствующую ветвь, например в цепь, равную 1 В, и определить ток от нее в другой ветви. Зная взаимные проводимости, можно определить ток в любой ветви. Так, при двух ЭДС Е1 и Е2 ток I3 = g31 Е1+ g32 Е2.

При выполнении п.15 и 16 использовать формулы

I3 = g31 Е1+ g32 Е2 и I2 = g21 Е1+ g22 Е2. Приравняв нулю эти токи, определяем и . Сопоставим расчетные значения Uaf с экспериментальным значением, полученным в п. 10 и расчетные значения Ude с экспериментальным, полученным в п.13.

При выполнении п. 17 использовать принцип линейности

Uн =а1 +b1I2; I1 =а2 +b2I2; I3 =а3 +b3I1. Коэффициенты ак и bк определяют, записав названные уравнения для двух опытов.

Цепь на рис.5 можно упростить (рис. 7), используя параметры эквивалентного генератора, где Еэ = Ude хх .

Максимум мощности в нагрузке выделяется при RН1 = Rэ.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. В чем заключается принцип суперпозиции? Как его применить для расчета цепей?

2. Как в результате расчета и эксперимента определить взаимные проводимости?

3. В чем заключается принцип линейности?

4. Как определить внутреннее сопротивление автомобильного аккумулятора у которого Rэ мало (сотые доли Ом)?

5. Как определить для разветвленной цепи в результате эксперимента параметры эквивалентного генератора?

6. Для замены части электрической цепи эквивалентным генератором в п.4 проводился опыт короткого замыкания. Всегда ли можно делать короткое замыкание электрической цепи?

7. Каковы условия получения максимума мощности в сопротивлении R3?

8. Нарисуйте схему устройства, использующего аккумулятор с неизменным напряжением и обеспечивающего регулируемое напряжение на выходе.

9. Какие свойства электрических цепей использовались при вычислениях в п. 11?

10. Какие свойства электрических цепей использовались при вычислениях в п. 13?

11. Как определить взаимные проводимости g21 и g32 ? Какие свойства электрических цепей использовать при этом?

12. Определить взаимную проводимость g31 для приведенной схемы, где R1=2 Ом, R1=3 Ом, R1=6 Ом.

 

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники / Л.А. Бессонов. – М.: Гардарики, 2007. – С. 43 –65.

2. Демирчян, К.С. Теоретические основы электротехники. Т.1/ К.С. Демирчан [и др.] СПб: Питер, 2009. –С.40–50

3. Потапов, Л.А. Краткий курс теоретических основ электротехники / Л.А. Потапов. – Брянск: БГТУ, 2005. – С. 15 – 36.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

 

Цель работы

 

Цель лабораторной работы – приобретение навыков исследования линейной электрической цепи переменного тока.

Задачи работы

 

Задачи лабораторной работы:

– приобретение навыков работы с лабораторными приборами при изменении токов, напряжений и мощности в цепи переменного тока;

–определение резонанса напряжений;

– определение параметров схем замещения дросселя (индуктивной катушки).

Продолжительность лабораторной работы – 2 часа

 

ПРИБОРЫ, ОБОРУДОВАНИЕ

 

В лабораторной работе используются переносные лабораторные приборы, магазины емкостей и индуктивностей, а также лабораторный автотрансформатор (ЛАТР), позволяющий изменять напряжение питания исследуемой цепи.

Порядок выполнения работы

 

А. В лаборатории

1. Определить параметры индуктивной катушки, используя цепь, собранную по схеме (рис. 1).

2.Увеличивая с помощью ЛАТРа напряжение, добиться отклонения стрелки амперметра более 0,8 шкалы. Записать показания приборов (U, I, P), характеристики приборов (тип, марку, класс точности) и отключить питание.

Примечание. На многопредельных измерительных приборах указатель переключателя обозначает максимальное значение измеряемой величины в этом диапазоне. Так, если на шкале вольтметра стоят цифры от 0 до 100, а переключатель диапазонов стоит на цифре 300, то это означает, что максимальное значение измеряемого напряжения составляет 300 В.

Ваттметр может иметь переключатели у токовой обмотки и у обмотки напряжения, тогда максимальное значение мощности по шкале ваттметра определяется как произведение диапазонов обмоток. Так, диапазон токов 5 А, диапазон напряжений 30 В, тогда максимальное отклонение стрелки ваттметра показывает мощность 5 х 30 = 150 Вт. Если на шкале 100 делений, то в одном деление 1,5 Вт.

3. Рассчитать активное сопротивление индуктивной катушки R=P/I2 и напряжение U = IR, где I – то же, что и в п.2.

4. Включить последовательно с катушкой блок конденсаторов.

6. С помощью ЛАТРа установить напряжение, рассчитанное в п. 2. Изменяя на стенде емкость конденсаторов (включая их тумблером вверх) снять резонансную кривую I(C). Определить более точно емкость, при которой ток максимален. Для этого вблизи максимума необходимо добавлять и убавлять емкость, пользуясь самыми малыми емкостями, имеющимися на стенде. Записать для трех точек данные в таблицу.

Для построения резонансной кривой выбрать еще по 3 емкости слева и справа от максимума тока, при которых ток примерно в , в 2 и в 4 раза меньше максимального. Заполнить таблицу из 9 строк

 

Таблица

U, В C, мкФ I, А UC, В UK, В
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         

 

Б. Дома

7. По результатам измерений в п. 2 определить индуктивность катушки LК. Оценить погрешность определения активного сопротивления катушки.

Примечание. Относительная погрешность измерения напряжения 70 В при использовании шкалы 100 В и классе точности прибора 0,5 равна

При определении относительной погрешности полного сопротивления катушки, которое вычисляется по формуле Z = U/I, относительные погрешности измерения напряжений и токов суммируются.

8. Рассчитать емкость, которую необходимо включить в цепь для получения резонанса. Сравнить ее с емкостью, полученной в п. 6.

9. Используя полученные значения R и Lк, рассчитать для того же напряжения U = IR токи и напряжения на конденсаторе и катушке при тех же значениях емкостей, что и в п. 6. Заполнить аналогичную таблицу.

 

 

10. Построить векторные диаграммы, используя данные 2-, 5- и 8-й строчек таблицы.

11. Построить круговую диаграмму тока по результатам измерений в п. 2 и с ее помощью определить максимальные ток и емкость при максимальном токе.

12. Оформить отчет о лабораторной работе, в котором для каждого эксперимента привести схему исследуемой цепи, измеренные величины, формулы, диаграммы, выводы (сравнение результатов эксперимента и результатов расчета). Порядок выполнения работы и расчеты сопровождать текстовыми пояснениями.

13. Подготовить устно ответы на вопросы.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. При резонансе напряжений равны или не равны напряжения на катушке и на конденсаторе? Почему?

2. В последовательной цепи переменного тока возможно ли, чтобы напряжение на одном из элементов было больше входного напряжения? Поясните ответ с помощью 2-го закона Кирхгофа.

3. Напряжение на конденсаторе достигает максимума до, после или при резонансе?

4. Напряжение на индуктивной катушке достигает максимума до, после или при резонансе?

5. В электротехнике принято фазовое определение резонанса. Как это понимать?

6. Как определить добротность контура?

7. Какие величины равны друг другу при резонансе?

8. Нарисуйте векторную диаграмму при резонансе.

9. Пояснить построение круговой диаграммы.

10. Пояснить построение линии переменного параметра.

11. Пояснить определение максимума тока и емкости конденсатора при максимальном токе.

12. Определить по кривой диаграмме емкость при токе, равном половине Imax.

 

Список рекомендУЕМой литературы

 

1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники / Л.А. Бессонов. – М.: ГАРДАРИКИ, 2007. – С. 104 – 114, 159 – 161.

2. Попов, В.П. Основы теории цепей / В.П. Попов. – М.: Высш. шк., 1995. – С. 177 – 197.

3. Потапов, Л.А. Краткий курс теоретических основ электротехники / Л.А. Потапов. – Брянск: БГТУ, 2005. – С. 58 – 66.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

 

ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Цель лабораторной работы – приобретение навыков исследования разветвлённой электрической цепи с помощью круговых и топографических диаграмм.

 

ЗАДАЧИ РАБОТЫ

 

Задачи лабораторной работы:

– приобретение навыков построения круговых и топографических диаграмм;

–исследование режимов работы электрической цепи с помощью круговой диаграммы;

– определение резонанса токов.

Продолжительность лабораторной работы – 3 часа.

 

ОПИСАНИЕ CТЕНДА

 

Стенд содержит встроенный источник синусоидального напряжения, переносной вольтметр, ползунковый реостат, щитовые амперметры, встроенные в стенд резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.

Изменение емкости С достигается включением тумблеров, а индуктивности дросселя – регулированием воздушного зазора (для этого следует отвернуть на один оборот гайку, вытянуть рычаг и снова завернуть гайку).

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

А. В лаборатории

1. Собрать цепь по схеме (рис. 1).

2. Поддерживая напряжение на входе цепи 30 В, записать в таблицу значения токов при C=2 мкФ, C = 4 мкФ и закороченных входах конденсаторов.

 

U, В С, мкФ I1, А I2, А I3, А
     
     
к.з.      

 

3. Собрать цепь по схеме (рис. 2.)

4. Включить в сеть электронный вольтметр, установить режимы его работы (переменное напряжение, диапазон 100 или 30 В) и измерить токи и напряжения на всех элементах цепи: Uab, Ubc, Ubd, Ude, Uef, Uce, Uaf, Udc.

5.Поменять местами резистор и конденсатор во 2-й ветви и вновь измерить все напряжения и токи.

 

Б. Дома

6. По данным п.2 построить круговую диаграмму и определить с ее помощью токи при С = 2 мкФ и С=4 мкФ, а также минимальные ток и емкость при минимальном токе.

7. По круговой диаграмме определить емкость и ток при резонансе, а также минимальную и максимальную мощности.

8. Построить векторную диаграмму по данным п.2 (при С=2 мкФ) и по ней определить параметры катушки индуктивности.

Рассчитать емкость, необходимую для получения резонанса токов.

9. Построить топографическую диаграмму напряжений по данным п.3.

10. Пользуясь топографической диаграммой, определить активное и индуктивное сопротивление катушки, подключенной к зажимам ef.

11. Оформить отчет о лабораторной работе, в котором для каждого эксперимента привести схему исследуемой цепи, измеренные величины, формулы, диаграммы, выводы (сравнение результатов эксперимента и результатов расчета). Порядок выполнения работы и расчеты сопровождать текстовыми пояснениями.

12. Подготовить устно ответы на вопросы.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При выполнении п.6 и 7. использовать пример 3.9 из [3].

При определении в п. 7 по круговой диаграмме активной мощности использовать проекцию полного тока на напряжение. При этом масштаб мощностей mp = UmI. При определении реактивной мощности использовать проекцию полного тока на ось, перпендикулярную напряжению, а масштаб мощностей тот же mQ = UmI.

При выполнении п. 8 использовать опыт короткого замыкания, когда UC =0 и , а также заданное значение емкости . Отложив в выбранном масштабе mI ток I2 при C=2 мкФ (например, по оси х), построим на нем в новом масштабе mU напряжения (параллельно току) и (перпендикулярно току). Сумма этих векторов определит напряжение сети, фазовый сдвиг между этим напряжением и током I2. Методом засечек достроим токи I3 и I1 (ток I3 отстает от напряжения на угол меньше 90о)

Проекции напряжения U на ток I3 дает . Разделив на ток I3, определим . Аналогично и . Для наглядности построении вектор напряжения U перенесем в начало вектора I3 (рис. 3) Зная параметры катушки Rk и XL, а также сопротивление R2, можно определить величину С при резонансе, используя равенство реактивных проводимостей при резонансе токов

При построении диаграммы по п.9 вначале строят засечками диаграмму токов (треугольник по трем сторонам). Для этого необходимо отложить в масштабе токов сначала полный ток (например по оси х) Затем из начала тока проводят окружность радиусом I2/mI, а из конца – радиусом I3/mI. Пересечение окружностей определит положение векторов токов (ток I2 должен опережать I1, а ток I3 – отставать) Топографическую диаграмму напряжений строят двигаясь против тока, откладывая измеренные напряжения в новом масштабе напряжений mU перпендикулярно или параллельно соответствующим токам. Начинать построение диаграммы с точки е, так как величины Rk и Xk неизвестны. Отложив напряжение Ude перпендикулярно току I2, напряжение Ubd параллельно току I2,а напряжение Uab параллельно току I1, определим положение точки а. Проведя из этой точки окружность радиусом Uaf / mU, а из точки f окружность радиусом Uef / mU, определим положение точки f , как пересечение этих окружностей. Напряжение Uef должно опережать ток I1 на угол меньше 90о. Проектируя напряжение Uef на ток I1, определим проекции и и с их помощью – Rk и Xk. Положение точки с аналогично определяют засечками.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Дать определение понятия «резонанс токов». Какие величины равны друг другу при резонансе?

2. Может ли ток в одной из ветвей цепи переменного тока быть больше чем суммарный ток? Поясните с помощью 1-го закона Кирхгофа.

3. Всегда ли, изменяя емкость в схеме (рис. 1), можно получить резонанс токов? Почему?

4. Нарисовать векторную диаграмму при резонансе токов.

5. Пояснить построение векторной диаграммы (п.8) по трем измеренным токам.

6. Пояснить построение круговой диаграммы

7. Пояснить построение линии переменного параметра.

8. Пояснить определение емкости при минимальном токе.

9. Пояснить определение емкости при резонансе.

10. Пояснить построение топографической диаграммы (п.9).

11. Как по топографической диаграмме определить сопротивления R и XL катушки, включенной между зажимами ef ?

12. Определить по круговой диаграмме минимальную и максимальную реактивную мощность цепи (рис. 1) при изменении емкости от 0 до ∞.

 

Список рекомендУЕМой литературы

 

1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники / Л.А. Бессонов. – М.: Гардарики., 2007. – С. 98 – 110, 158 – 162.

2. Потапов, Л.А. Краткий курс теоретических основ электротехники / Л.А. Потапов. ­– Брянск: БГТУ, 2005. – С. 55 – 66.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

 

СО ВЗАИМНОЙ ИНДУКТИВНОСТЬЮ

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Цель лабораторной работы – приобретение навыков исследования электрических цепей, содержащих индуктивно связанные обмотки.

 

ЗАДАЧИ РАБОТЫ

 

Задачи лабораторной работы:

– приобретение навыков разметки индуктивно связанных обмоток;

– определение взаимной индуктивности;

– определение параметров индуктивно связанных обмоток;

– построение векторных диаграмм трансформатора.

Продолжительность лабораторной работы – 3 часа.

 

ОПИСАНИЕ СТЕНДА

 

Стенд содержит две индуктивно связанные обмотки без магнитопровода, переносной ваттметр, встроенные амперметры, вольтметры и лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

А. В лаборатории

 

1. Собрать цепь (рис. 1) для определения параметров индуктивной катушки

2. Довести ток до значения, не меньшего 2/3 предела измерения амперметра, при плавно увеличивающемся напряжении. Записать показания приборов U, I, P.

3. Повторить действия по п. 2 для второй катушки.

4. Собрать цепь (рис. 2), соединив индуктивные катушки последовательно. Записать показания приборов U, I, P.

5. Поменять местами концы одной из катушек. Повторить действия по п.4.

6. Собрать схему трансформатора (рис. 3). В качестве первичной обмотки взять катушку с меньшей индуктивностью.

7. Установить сопротивление нагрузки Rн, равное 30 Ом. Измерить токи и напряжения в цепи.

8. Установить сопротивление нагрузки Rн, равное нулю, закоротив его концы. Измерить токи и напряжения.

9. Разомкнуть вторичную цепь и измерить токи напряжения.

 

Б. Дома

10. По результатам измерений, полученным в п.2 и 3 рассчитать активные и индуктивные сопротивление индуктивных катушек (R1, X1 R2, X2, L1, L2.).

11. По результатам измерений, полученным в п. 4 и 5, рассчитать взаимную индуктивность, коэффициент индуктивной связи, а также разметить концы обмоток.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.