С НЕЛИНЕЙНЫМИ СОПРОТИВЛЕНИЯМИ

Цель лабораторной работы –приобретение навыков исследования электрических цепей с нелинейными сопротивлениями.

–определение вольтамперных характеристик нелинейных сопротивлений;

– закрепление навыков расчета цепей с нелинейными сопротивлениями.

Продолжительность лабораторной работы – 4 часа.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕКТАХ ИССЛЕДОВАНИЯ

Нелинейные сопротивления имеют нелинейные зависимости напряжения от тока U (I). Эти зависимости обычно определяют экспериментально и представляют графически как вольт-амперные характеристики (ВАХ) соответствующего нелинейного элемента. Для определения сопротивления при заданном напряжении используют статическое (R_ст = U / I) и дифференциальное сопротивления (R_диф = dU / dI). Каждый нелинейный элемент имеет ограниченную зону напряжений и токов, в которой он может работать без разрушений. При этом значительная часть нелинейных элементов имеет несимметричную ВАХ и, следовательно, неодинаковые предельно допустимые токи и напряжения для прямого и обратного включения. В табл. 1 приведены предельно допустимые значения токов и напряжений для имеющихся на стенде нелинейных элементов.

Обратите внимание на то, что обратный ток диодов измеряется обычно в микроамперах, а прямой в миллиамперах. Если строить ВАХ диода (Д226Е, КЦ 401Г) в одном масштабе, то одна ее ветвь для прямого включения практически совпадает с положительной осью ординат, а ветвь ВАХ при обратном включении совпадает с отрицательной осью абсцисс. Поэтому ВАХ диода для прямого включения строят в одном масштабе (в 1 квадранте), а для обратного включения (в 3 квадранте) – в другом масштабе.

ВАХ стабилитронов (Д814А, Д814Д) аналогична ВАХ диода для прямого включения. Для обратного включения ВАХ стабилитрона имеет участок, на котором ток меняется, а напряжение практически не меняется. Бареттер имеет симметричную ВАХ, на которой имеется участок с мало меняющимся током (для 0,3Б17-35 ток 0,3 А) при значительном изменении напряжений (от 17 до 35 В).

На стенде смонтированы два источника постоянного напряжения, амперметры, вольтметры и нелинейные элементы: бареттер, лампа накаливания, диоды, полупроводниковый стабилитрон и динистор (параметры нелинейных элементов сведены в табл. 1). Один из источников питания переключателем П включается на 3, 30, 300 В. Одновременно изменяется предел изменения вольтметра, подключенного к нему.

1. Нарисовать в тетради схему для снятия ВАХ лампы накаливания, выбрать приборы исходя из предельно допустимых значений токов и напряжений. Собрать цепь по схеме и представить ее преподавателю.

2. Снять ВАХ лампы накаливания, диода, бареттера, стабилитрона у имеющихся на стенде нелинейных сопротивлений. Снятие ВАХ диодов начинать с обратного включения. При снятии ВАХ бареттера использовать источник на 50 В, расположенный на стенде справа. При выборе приборов для измерения токов и напряжений руководствоваться данными таблицы.

Внимание! Переключение диапазонов источника сблокировано с вольтметром, т.е., если источник включен на 30 В, то и максимальное отклонение стрелки вольтметра тоже 30 В.

При отключении источника на 3, 30, 300 В необходимо вначале реостатом уменьшить напряжение до нуля, а затем переключателем отключить источник.

3. Собрать цепь по схеме (рис 1). Амперметры выбрать в соответствии с полученными в п. 2 значениями токов. С помощью переключателя, расположенного на стенде слева под вольтметром, подключить источник с напряжением 30 В и затем с помощью реостата в ранее собранной цепи установить напряжение 20 В. Записать измеренные значения токов.

4. Собрать цепь по схеме на рис. 2. Установить ток, равный половине максимально допустимого значение для стабилитрона.

5. Отключить стабилитрон и, представив оставшуюся часть схемы как активный двухполюсник, экспериментально определить методом холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ) его параметры. Записать значения напряжения холостого хода и ток короткого замыкания.

.6. Собрать цепь (рис. 3). С помощью реостатов установить напряжения U ₁ = 25 В и U ₂ = 20 В, R = 50 Ом. Измерить токи.

7. По полученным в п. 2 ВАХ нелинейных сопротивлений рассчитать графически определить токи во всех ветвях цепи (рис. 1) при U = 20 В.

8. Графически определить ток в нелинейном элементе, используя результаты измерений п. 2 и 5. Сравнить полученный результат с результатом, полученным в п. 4.

9. Определить графически токи во всех ветвях схемы (рис. 3).

10. 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.

1. Как рассчитать ток в лампе (п. 3), если известны ее ВАХ и напряжение U = 20 В.

2. Как рассчитать ток в стабилитроне (п. 8), если известны ЭДС и сопротивление эквивалентного генератора и ВАХ стабилитрона.

4. Как в результате эксперимента определить ЭДС и сопротивление эквивалентного генератора (методом холостого хода и короткого замыкания)?

5. Как построить вольт-амперную характеристику двух нелинейных элементов, включенных последовательно, параллельно, при смешанном соединении нескольких нелинейных элементов?

6. Как определить дифференциальное сопротивление по известной ВАХ?

7. Как рассчитывается цепь, если в ней имеется лишь один нелинейный элемент, а остальные линейные?

8. Какие вольт-амперные характеристики называются симметричными, какие несимметричными?

9. Определить коэффициент стабилизации напряжения в цепи на рис. 2.

10. Определить значения сопротивления и ЭДС, с помощью которых можно заменить ВАХ стабилитрона, полученная в п.2.

11. Нарисовать ВАХ, имеющую участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением и определить значение этого сопротивления.

12. Нарисовать ВАХ, имеющую участок с одинаковыми значениями статического и дифференциального сопротивлениями.

1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники / Л.А. Бессонов. – М.: Гардарики, 2007. – С. 404 – 416.

2. Потапов, Л.А. Краткий курс теоретических основ электротехники / Л.А. Потапов. – Брянск: БГТУ, 2008. – Ч.2. С. 5 – 13.

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

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