Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Назначение и состав минимодульной части стенда





Назначение и состав минимодульной части стенда

Минимодульная часть лабораторного стенда предназначена для проведения лабораторно - практических занятий по электрическим цепям и электронике.

Для проведения лабораторных работ по электрическим цепям и основам электроники используются:

- модуль питания, обеспечивающий подачу однофазного напряжения 220 В, низковольтного трехфазного переменного напряжения ~ 9 В (А, В, С) и низковольтных напряжений питания ± 15 В, + 5 В, а также защищающий стенд от короткого замыкания;

- модуль мультиметров, с помощью которого выполняются измерения значений тока и напряжения з пенях постоянного и переменного тока, а также величины сопротивлений;

- модуль ввода/вывода, с помощью которого в персональный компьютер вводят сигналы токов и напряжений, а также выводятся сигналы правления;

- модуль функциональною генератора, обеспечивающего подачу измерительных сигналов различной формы к исследуемому устройству;

- цифровой универсальный измеритель для измерения параметров электрической цепи;

- наборное поле с измерительными приборами служит для установки минимодулей. После сборки соответствующей схемы исследуются электрические и электронные цепи. Измерительные приборы наборного ноля позволяют выполнять измерения стрелочными приборами напряжений и токов в электрических и электронных цепях;

- комплекты лабораторных минимодулей. позволяющие набрать схемы для проведения лабораторных работ по электрическим цепям и электронике.

 

Описание элементов стенда

Технические характеристики модулей приведены в техническом описании стенда. Краткое описание модулей, используемых при проведении лабораторных работ но электрическим цепям и электронике, приведено ниже.

 

Модуль питания

 

Модуль питания предназначен для ввода в лабораторный стенд однофазного напряжения 220В и подачи с помощью соединительных проводов низковольтных постоянных напряжений ±15 В, +5 В и трехфазного переменного напряжения ~9 В на наборное поле.

Постоянные напряжения ±15 В, +5 В включаются левым тумблером SA1. Трехфазные напряжения включаются при включенных левом и правом тумблерах SA1 и SA2.

Рис. 1. Модуль литания

 

Модуль мультиметров

Модуль, предназначен для выполнения измерений напряжений, токов. сопротивлений, емкостей. Внешний вид модуля приведен на рис. 2.

Рис. 2. Модуль мультиметров

Модуль ввода/вывода

Модуль ввода-вывода (рис. 3) предназначен для ввода и вывода аналоговых сигналов в персональный компьютер типа IВМ через стандартный USB порт с целью осциллографирования переходных процессов, снятия различных характеристик и обеспечения управления в автоматическом режиме.

Модуль ввода - вывода состоит из функциональных узлов двух видов: узлы «Вход» (входы АЦП) и узлы «Выход» (выходы ЦАП).

Узлы «Входы» позволяют подать восемь аналоговых сигнала в плату ввода - вывода компьютера: 4 - сигнала напряжения (Вход 1- 4) и 4 сигнала тока (Вход 5 - 8). Гнезда XI - Х8 предназначены для подключения в цепи до 300 В. гнезда Х9 - Х16 - для подключения в цепи до 30 В, гнезда Х17 - Х32 - для подключения в цепи до 1 А.

Узлы «Выходы» служит для вывода аналогового сигнала, формируемою цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) платы ввода - вывода. Диапазон выходных сигналов 0 -...+ 10 В/300 мА.

Рис. 3. Модуль ввод – вывод

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Работа № 1 -1.ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ИЗМЕРЕНИЯ

Цель работы

Изучение электроизмерительных приборов, используемых в лабораторных работах, выполняемых на стенде. Получение представлений о пределе измерения и цене деления, абсолютной и относительной погрешности, условиях эксплуатации и других характеристиках стрелочных электроизмерительных приборов, получение навыков работы с цифровыми измерительными приборами.

 

Пояснения к работе

 

Контроль работы электрооборудования осуществляется с помощью разнообразных электроизмерительных приборов. Наиболее распространенным и электроизмерительными приборами являются приборы непосредственного отсчета. По виду отсчетного устройства различают аналоговые (стрелочные) и цифровые измерительные приборы.

На лицевой стороне стрелочных приборов изображены условные обозначения, определяющие классификационную группу прибора. Они позволяют правильно выбрать приборы и лают некоторые указаний по их эксплуатации.

В цепях постоянного тока для измерений по их напряжений применяются в основном приборы магнитоэлектрической системы. Принцип действия таких приборов основан па взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и измеряемого тока, протекающего по катушке. Угол поворота стрелки о. прямо пропорционален измеряемому току I: a = К I2. Шкалы магнитоэлектрических приборов равномерные.

В измерительных механизмах электромагнитной системы, применяемых для измерений в цепях переменного и постоянного тока, вращающий момент обусловлен действием магнитного поля измеряемте) тока в неподвижной катушке прибора на подвижный ферромагнитный якорь. Угол поворота стрелки a здесь пропорционален квадрату тока: a ~ К I2. Поэтому шкала электромагнитных приборов обычно неравномерная, что является недостатком этих приборов. Начальная часть шкалы не используется для измерений.

Для практического использования измерительного прибора необходимо знать его предел измерений (номинальное значение) и цену деления (постоянную) прибора. Предел измерений это наибольшее значение электрической величины, которое может быть измерено данным прибором. Это значение обычно указано на лицевой стороне прибора. Один и тот же прибор может иметь несколько пределов измерений. Ценой деления прибора называется значение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы прибора. Цена деления прибора С легко определяется как отношение предела измерений АНОМ к числу делений шкалы N: С = АНОМ/N.

На лицевой стороне стрелочных прибора указывается класс точности, который определяет приведенную относительную погрешность прибора γПР. Приведенная относительная погрешность прибора - это выраженное в процентах отношение максимальной для данного прибора абсолютной погрешности ∆ А к номинальному значению прибора (пределу измерений) АНОМ: γПР=100 ∆А/АНОМ %.

Зная класс точности прибора, можно определить абсолютную ∆А и относительную погрешности измерения γИЗМ, а также действительное значение измеряемой величины АД: ∆А= γПР АНОМ /100; γИЗМ=100 ∆А / А; АД=А±∆А.

Нетрудно сделать вывод, что относительная погрешность измерения тем больше, чем меньше измеряемая величина по сравнению с номинальным значением прибора. Поэтому желательно не пользоваться при измерении начальной частью шкалы стрелочного прибора.

Для обеспечения малой методической погрешности измерения необходимо, чтобы сопротивление амперметра было значительно меньше сопротивления нагрузки, а сопротивление вольтметра было значительно больше сопротивления исследуемого участка.

При проведении измерений в электрических цепях широкое применение получили цифровые мультиметры - комбинированные цифровые измерительные приборы, позволяющие измерять постоянное и переменное напряжение, постоянный и переменный ток. сопротивления, проверять диоды і! транзисторы. Для проведения конкретного измерения необходимо установить переключателем предполагаемый предел измерений измеряемой величины (ток. напряжение, сопротивление) с учетом рода тока (постоянный или переменный). Представление результата измерения происходит на цифровом отсчетом устройстве в виде обычных удобных для считывания десятичных чисел. Наибольшее распространение в цифровых отсчетных устройствах мультиметров получили жидкокристаллические, газоразрядные и светодиодные индикаторы. На передней панели такого прибора находится переключатель функций и диапазонов. Этот переключатель используется как для выбора функций и желаемого предела измерений, так и (в некоторых мультиметрах) для выключения прибора. Для продления срока службы батарей, когда прибор не используется, переключатель должен находиться в положении «OFF».

К основным техническим характеристикам цифровых приборов, которые необходимо учитывать при выборе относятся:

- диапазон измерений (обычно прибор имеет несколько поддиапазонов);

- разрешающая способность, под которой часто понимают значение измеряемой величины, приходящееся на единицу дискретности, то есть один квант:

- входное сопротивление, характеризующее собственное потребление прибором энергии от источника измерительной информации;

- погрешность измерения, часто определяемая как ± (% от считываемых данных количество единиц младшего разряда).

Мультиметр часто имеет батарейное питание, поэтому перед использованием прибора необходимо проверить батарею электропитания путем включения прибора. Если батарея разряжена, то на дисплее возникнет условное изображение батареи. Используемые в стенде мультиметры питаются от выпрямительного устройства, вмонтированного в модуль. Для использования приборов необходимо подключить с тыльной стороны кабель питания к источнику переменного напряжения 220В.

Перед проведением измерения необходимо переключатель пределов установить на требуемый диапазон измерений. Для предотвращения повреждения схемы прибора входные токи и напряжения не должны превышать указанных величин. Если предел измеряемого тока или напряжения заранее неизвестен, следует установить переключатель пределов на максимум, и затем переключайте его вниз по мере необходимости. При возникновении на дисплее «OL» или «I» (перезагрузка) необходимо переключиться на верхний предел измерений.

Используемые в стенде мультиметры: MY67 или MS8221A*. Мультиметры MY67 имеют красную кнопку включения/выключения «POWER» и режим автоматического выбора поддиапазона измерений напряжений и сопротивлений. С помощью кнопочных переключателей «UP» и «DOWN» можно устанавливать поддиапазон измерения вручную, а с помощью кнопки «AUTO» вернуться в режим автоматического выбора. Мультиметр MS8221A имеет только ручной выбор поддиапазона измерений. Некоторые характеристики используемых мультиметров представлены в табл. 1.

Для измерения напряжения подключите один щуп к разъему СОМ, а второй – к разъему «VΩ». Установите переключатель функций в положении «V=» или «V~», что означает режим измерения постоянного или переменного напряжения соответственно. Подсоедините концы щупов к измеряемому источнику напряжения. При измерении постоянного напряжения полярность напряжения на дисплее будет соответствовать полярности напряжения на щупе «VΩ».

Для измерения сопротивления подключите один щуп к разъему «СОМ», а второй – к разъему «VΩ». Установите переключатель функций на «Ω» и подсоедините концы щупов к измеряемому сопротивлению. Когда цепь разомкнута, на индикаторе будет индицироваться «0.L» или «I». Перед измерением сопротивлений в схеме убедитесь, что схема обесточена и все конденсаторы разряжены.

Таблица 1

 

Измеряемая величина MY MS 8221 A
Диапазон измерений Погрешность измерения Диапазон измерений Погрешность измерения
Напряжение постоянного тока 1000 В ±(0,8% of rdg + 2D) 200,0 мВ… 200,0 В; 1000 В ±(0,5% of rdg + 2D); ±(0,8% of rdg + 2D)
Напряжение переменного тока 750 В ±(1,2% of rdg + 3D) 2,000 В… 200,0 В; 750 В ±(0,8% of rdg + 3D); ±(1,2% of rdg + 3D)
Постоянный ток 400,0 мкА 400,0 мА 10,00 А ±(0,8% of rdg + 2D) ±(1,2% of rdg + 2D) ±(2,0% of rdg + 5D) 200,0 мкА… 20,00 мА; 200,0 мА 10,00 А ±(0,8% of rdg + 1D); ±(1,2% of rdg + 1D); ±(2,0% of rdg + 5D)
Переменный ток 400,0 мкА 400,0 мА 10,00 А ±(0,8% of rdg + 3D) ±(1,2% of rdg + 3D) ±(3,0% of rdg + 5D) 200,0 мкА… 20,00 мА; 200,0 мА 10,00 А ±(1,2% of rdg + 7D); ±(2,0% of rdg + 7D); ±(3,0% of rdg + 7D)
Сопротивление 40,00 МОм ±(1,2% of rdg + 2D) 20,00 МОм ±(1,0% of rdg + 2D)

 

* - возможно изменение типа измерительных приборов без ухудшения их параметров

 

Порядок выполнения работы

 

3.1. Изучение паспортных характеристик стрелочных электроизмерительных приборов. Для этого внимательно рассмотреть лицевые панели стрелочных приборов. Для этого внимательно лицевые панели стрелочных амперметров и заполнить табл. 4.

Таблица 4

Характеристики электроизмерительного прибора
Наименование прибора    
Система измерительного механизма    
Предел измерения    
Число делений шкалы    
Цена деления    
Минимальное значение измеряемой величины    
Класс точности    
Допустимая максимальная абсолютная погрешность    
Род тока    
Нормальное положение шкалы    
Прочие характеристики    

 

3.2. Построить график зависимости относительной погрешности измерения от измеряемой величины γИЗМ=f (АИЗМ) для прибора, указанного преподавателем. Сделать вывод о величине относительной погрешности измерения в начальной и конечной части шкалы, о характере изменения погрешности вдоль шкалы прибора.

3.3. Ознакомиться с лицевой панелью мультиметра и зарисовать ее.

3.4. Подготовить мультиметр для измерения постоянного напряжения. Включить электропитание стенда (автоматический выключатель QF модуля питания) и источник постоянного напряжения. Измерить, значения выходных напряжений модуля питания на клеммах «+5 В», «+15 В» и «-15 В» относительно обшей клеммы. Результаты измерений занести в табл. 5. Выключить источник постоянного напряжения.

 

Таблица 5

Клеммы +5 В +15 В -15 В А В С А - В В - С С - А
Измерено                  

 

3.5. Подготовить мультиметр для измерения переменного напряжения Включить трехфазный источник питания (SA1 - SA2) и мультиметром измерить значения выходных напряжений на клеммах «А», «В», «С», «А -В», «В - С». «С - А». Результаты измерений занести в табл. 1.1.5. Выключить источник трехфазного напряжения.

3.6. Подготовить мультиметр для измерения сопротивлений резисторов Измерить значения сопротивлений резисторов, указанных преподавателем. Результаты занести в табл. 6.

 

Таблица 6

Резистор R1 R2 R3 R4
Номинальное значение сопротивления, Ом        
Измерено, Ом        

 

 

3.7. Ознакомиться с применением модуля «Ввод - Вывод». Для этого собрать схему по рис. 1. Для измерения тока использовать вход 5 модуля ввода -вывода (гнезда Х25, Х26). Для измерения напряжения использовать вход 1 модуля ввода - вывода на пределе 30 В (гнезда Х9 и X10). Представить схему для проверки преподавателю.

Загрузить программу автоматического управления Delta Profi.

В левом верхнем углу в окне программы выбрать меню «Работы». Одинарный щелчок левой кнопкой мыши приводит к появлению контекстного меню, в котором надо выбрить раздел «Электрические цепи (мини)».

 

Рис. 1.

 

В появившемся списке работ выбрать «Работа 1 – 1». Электроизмерительные приборы и измерения». На экране ПК отображается электрическая схема и набор

виртуальных измерительных приборов, необходимых в данном эксперименте.

Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» ► или командой главного меню «Управление - Пуск» или горячей клавишей F5.

На стенде включить трехфазный источник питания (SAI - SA2). Измерить ток в цепи, величину напряжения U на резисторе.

Остановить программу нажатием кнопки «Стоп» ▀ или командой главного меню «Управление - Стоп» или горячей клавишей F6. Выбрать, закладку «Осциллограммы» и зарисовать осциллограммы напряжения и тока. Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» ▀ или командой главного меню «Управление - Стоп» или горячей клавишей F6.

В конце лабораторной работы выключить трехфазный источник питания (SA1 + SA2) и стенд (автоматический QF модуля питаний).

 

Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать:

а) наименование работы и цель работы;

б) технические данные измерительных приборов;

в) график зависимости относительной погрешности измерений γИЗМ = f (АИЗМ);

г) результаты измерений;

д) выводы по работе.

 

5. Контрольные вопросы

1. Каков принцип действия приборов магнитоэлектрической и электромагнитной систем?

2. Что такое предел измерения?

3. Как определяется цена деления прибора?

4. Что такое абсолютная и относительная погрешности измерения?

5. Что характеризует класс точности прибора?

6. В какой части шкалы прибора измерение точнее и почему.

7. Каковы основные достоинства цифровых измерительных приборов?

 

ПОСТОЯННОГО ТОКА

 

 

Цель работы

Получение навыков сборки простых электрических пеней, включения в электрическую цепь измерительных приборов. Научиться измерять токи и напряжения, убедиться в соблюдении законов Ома и Кирхгофа в линейной электрической цепи.

 

Перечень минимодулей

 

Наименование минимодулей Количество
Резистор 2 Вт 68 Ом  
Резистор 2 Вт 150 Ом  
Резистор 2 Вт 330 Ом  

 

 

Пояснения к работе

Электрическая цепь, состоящая из элементов, вольтамперные характеристики которых являются прямыми линиями, называется линейной электрической цепью, а элементы, из которых состоит цепь, - линейными элементами.

Соединение в электрической цени, при котором через все элементы протекает один и тот же ток, называется последовательным соединением. Эквивалентное сопротивление RЭ последовательной цепи постоянного тока равно сумме сопротивлений отдельных участков: RЭ= R1+ R2.

Напряжение на отдельном участке в соответствии с законом Ома пропорционально сопротивлению этого участка: U1=IR1; U2=IR2.

Напряжение U на входе последовательной цепи в соответствии со вторым законом Кирхгофа равно сумме напряжений на отдельных участках: U = U1+U2.

При параллельном соединении двух или нескольких элементов напряжение на них одно и то же, так как выводы этих элементов подключены к одним и тем же узлам. Токи в отдельных элементах определяются по закону Ома: I1=U/R1; I2=U/R2.

В соответствии с первым законом Кирхгофа ток I в неразветвленной части цепи равен сумме токов всех параллельных ветвей: I=I1+I2.

Проводимость параллельного соединения равна сумме проводимостей отдельных участков: I/RЭ=I1/R1+I2/R2.

 

 

Порядок выполнения работы

3.1. Ознакомиться с лабораторной установкой. Собрать линейную электрическую цепь с последовательным соединением резисторов (рис. 1). Для измерения тока использовать вход 5 модуля ввода - вывода (гнезда Х25, Х26). Для измерения напряжений Ul, U2, U использовать входы 1, 2, 3 модуля ввода - вывода на пределе 30 В (гнезда Х9 и Х10, X11 и Х12, Х13 и Х14, соответственно).

Представить схему для проверки преподавателю.

 

Рис. 1.

 

Загрузить программу автоматического управления Delta Profi.

В левом верхнем углу и окне программы выбрать меню «Работы». Одинарный щелчок левой кнопкой мыши приводит к появлению контекстного меню, в котором надо выбрать раздел «Электрические цепи (мини)».

В появившемся списке работ выбрать «Работа 1 – 2. Простейшие линейные электрические цепи постоянного тока» и открыть вкладку «С последовательным соединением резисторов». На экране ПК отображается электрическая схема и набор виртуальных измерительных приборов, необходимых в данном эксперименте.

 

Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» ► или командой главного меню «Управление - Пуск» или горячей клавишей F5.

Включить электропитание стенда (автоматический выключатель QF модуля питания, который выключается только в конце лабораторной работы) и модуля «Ввод - вывод».

3.2. На модуле питания включить источник постоянного напряжения (SA1). Измерить ток в цепи, величину напряжения U на входе цепи и напряжения U1 и U2 на резисторах R1 и R2. Результаты измерений занести в табл. I. Выключить источник питания (S.A.1).

3.3. Заменить резистор R2=330 Ом на резистор, заданный преподавателем, и повторить п. 3.2.

Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» ▀ или командой главного меню «Управление - Стоп» или горячей клавишей F6.

3.4. Собрать электрическую цепь с параллельным соединением резисторов (рис. 2). Для измерения тока использовать входы 5, 6, 7 модуля ввода - вывода (гнезда Х25 и Х26, Х27 и Х28, Х29 и Х30, соответственно). Для измерения напряжения U использовать вход 1 модуля ввода - вывода на пределе 30 В (гнезда Х9 и Х10). Представить схему для проверки преподавателю.

3.5. Загрузить программу автоматического управления Delta Profi.

В левом верхнем углу в окне программы выбрать меню «Работы». Одинарный щелчок левой кнопкой мыши приводит к появлению контекстного меню, в котором надо выбрать раздел «Электрические цепи и основы электроники».

В появившемся списке работ выбрать «Работа 1 - 2. Простейшие линейные электрические цепи постоянного тока» и открыть вкладку «С параллельным соединением резисторов» На экране ПК отображается электрическая схема и набор виртуальных измерительных приборов, необходимых в данном эксперименте.

Рис. 2.

 

Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» ► или командой главного меню «Управление – Пуск» или горячей клавишей F5.

3.6. На модуле питания включить источник постоянного напряжения (SA1). Измерить напряжение и токи на всех участках цепи. Результаты занести в табл. Включить источник постоянного напряжения (SA1).

 

Таблица 1.

Последовательное соединение Параллельное соединение
U, В U1, В U2, В U=U1+U2, В 11, мА U, В 11, мА 12, мА 13, мА 11=12+13, мА
                   
                   

 

3.7. Заменить резистор R2=330 Ом на резистор, заданный преподавателем и повторить п. 3.6.

Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» ▀ или командой главного меню «Управление - Стоп» или горячей клавишей F6.

3.8. Проверить выполнение баланса мощностей.

3.9. Сделать выводы о выполнении законов Кирхгофа и о применении закона Ома в линейной электрической цепи постоянного тока.

3.10. Объяснить, используя законы Ома и Кирхгофа, изменение режима работы цепи и отдельных потребителей при изменении величины резистора R2.

3.11. Собрать линейную цепь со смешанным соединением резисторов (рис. 3).

Рис. 3.

 

Для измерения тока использовать входы 5, 6, 7 модуля ввода - вывода (гнездо Х25 и Х26, Х27 и Х28, Х29 и Х30, соответственно). Для измерения напряжений на отдельных участках иен и использовать вход 1 модуля ввода - вывода на пределе 30 В (гнезда Х9 и Х10).

Представить схему для проверки преподавателю.

3.12. Загрузить программу автоматического управления Delеa Profi.

В левом верхнем углу в окне программы выбрать меню «Работы». Одинарный шелчок левой кнопкой мыши приводит к появлению контекстного меню, в котором надо выбрать раздел «Электрические цени (мини)».

В появившемся списке работ выбрать «Работа 1 - 2. Простейшие линейные электрические цепи постоянного тока» и открыть вкладку «Со сметанным соединением резисторов». На экране ПК отображается электрическая схема и набор виртуальных измерительных приборов, необходимых в данном эксперименте.

Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» или командой главного меню «Управление - Пуск» или горячей клавишей F5.

3.13 Включить питание и измерить напряжения и токи на всех участках цепи. Результаты занести в табл. 2. Выключить источник постоянного напряжения.

 

Таблица 2

U, В U1, В U23, В U= U1+ U2, В 11, мА 12, мА 13, мА 11-12+13, мА
               
               

 

3.14. Заменить резистор R3=330 Ом на резистор, заданный преподавателем, и повторить п.3.13.

Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» ▀ или командой главного меню «Управление – Стоп» или горячей клавишей F6.

3.15. Объяснить, используя законы Ома и Кирхгофа, изменение режима работы исследуемой цепи и отдельных потребителей при изменении величины резистора R3.

3.16. Используя мультиметр в режиме измерения сопротивления, измерить значения сопротивления R1, R2, R3. Результаты измерений занести в табл. 3.

В конце лабораторной работы выключить стенд (автоматический выключатель QF модуля питания).

3.17. По результатам измерений (п.3.13.) вычислить значения сопротивлений R1, R2, R3. Результаты расчетов занести в табл. 3.

Таблица 3

 

Резистор Измерено мультиметром Вычислено
R1, Ом    
R2, Ом    
R3, Ом    

 

 

3.18. Проверить выполнение баланса мощностей.

3.19. Сделать выводы о выполнении законов Кирхгофа и о применении закона Ома в линейной электрической цепи постоянного тока.

 

Содержание отчета

 

Отчет по работе должен содержать:

а) наименование работы и цель работы;

б) схемы экспериментов и таблицы полученных экспериментальных данных;

в) результаты расчетов;

г) объяснить, используя законы Ома и Кирхгофа, зависимость режимов работы каждого потребителя при изменении величины параметра одного из них.

д) выводы по работе.

 

5. Контрольные вопросы

 

1. Что такое «линейный элемент» в электрической цепи?

2. Привести примеры линейных элементов электрических цепей.

3. В каких единицах измеряются сила тока, напряжение, мощность и сопротивление?

4. Как по показаниям амперметра и вольтметра можно определить величину сопротивления участка электрической цепи постоянного тока и потребляемую им мощность?

5. Нарисуйте схемы для измерения методом амперметра и вольтметра больших и малых электрических сопротивлений.

6. Как определить величину эквивалентного сопротивления при последовательном соединении резисторов?

7. Как определить величину эквивалентного сопротивления при параллельном соединении резисторов?

8. Для исследуемых электрических цепей запишите уравнения по законам Кирхгофа.

9. В чем заключается баланс мощностей в цепи постоянного тока?

 

 


Цель работы

 

Экспериментальная проверка результатов аналитического расчета линейной электрической цепи с двумя источниками электропитания.

 

Перечень минимодулей

 

Наименование минимодулей Количество
Тумблер МТ1  
Резистор 2 Вт 100 Ом  
Резистор 2 Вт 150 Ом  
Резистор 2 Вт 330 Ом  

 

Пояснения к работе

 

Анализ любой электрической цепи может быть проведен методом непосредственного применения законов Кирхгофа. Если электрическая цепь состоит только из параллельных ветвей, то есть имеет два узла (рис. 1), то её анализ целесообразно проводить метолом узлового напряжения, применение которого является менее трудоемким и позволяет избежать решения системы уравнений. Метод узлового напряжения рекомендуется использовать и в тех случаях, когда сложную электрическую схему можно упростить, заменяя последовательно и параллельно соединенные резисторы эквивалентными, используя при необходимости преобразование треугольника сопротивлении в эквивалентную звезду.

Применение данного метода состоит из двух этапов. На первом этапе определяется величина узлового напряжения Uab (рис. 2.1):

 

 

 

где g1…g5 – проводимости соответствующих ветвей цепи.

 

 

Рис. 1.

 

При записи этого соотношения следует задаться положительным направлением

узлового напряжения Uab. Со знаком «+» берутся ЭДС, направленные между точками а и b напряжению Uab, и напряжения ветвей, направленные согласно с Uab.

При анализе электрических цепей методом узлового напряжения рекомендуется выбирать положительные направления токов после определения узлового напряжения. После определения величины напряжения Uab находят значения токов в ветвях, составляя уравнения по второму закону Кирхгофа. При этом каждый контур должен включать в свой состав ветвь с искомым током и узловое напряжение. Например, уравнение но второму закону Кирхгофа для определения тока в первой ветви будет иметь вид:

 

 

 

 

 

Порядок выполнении работы

3.1. Собрать, электрическую цепь, по схеме на рис. 1. Для измерения токов использовать входы 5, 6, 7 модуля ввода - вывода (гнезда Х25 и Х26, Х27 и Х28, Х29 и Х30 соответственно). Для измерения напряжения использовать вход 1 модуля ввода - вывода на пределе 30 В (гнезда Х9 и Х10). В качестве источников электропитания Е1 и Е2 использовать источники постоянного напряжения + 15 В и -15 В соответственно. Предъявить цепь для проверки преподавателю.

3.2. Загрузить программу автоматическою управления Delta Profi.

В левом верхнем углу и окне программы выбрать меню «Работы». Одинарный щелчок - левой кнопкой мыши приводит к появлению контекстного меню, в котором надо выбрать раздел «Электрические цени (мим)».

В появившемся списке работ выбрать «Работа 1 - 3. Линейная цепь постоянного тока с двумя источниками питания». На экране ПК отображается электрическая схема и набор виртуальных измерительных приборов, необходимых в данном эксперименте.

Рис. 1

 

Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» ► или командой главного меню «Управление - Пуск» или горячей клавишей F5.

3.3. Включить электропитание стенда и при разомкнутых ключах SA1 и SA2 измерить э.д.с. источников питания Е1 и Е2. Результаты измерений занести в табл.1.

3.4. Замкнуть ключи SA1 и SA2. Измерить токи11, 12, 13. Результаты измерений занести в табл. 1.

Таблица. 1

Е1, В Е2, В 11, мА 12, мА 13, мА jb, В jc, В jd, В
               

 

3.5. Полагая потенциал точки «а» равным нулю (jа=0), измерить потенциалы точек «b», «с» и «d» (jb, jc, jd). Результаты измерений занести в табл. 1.

Выключить электропитание стенда. Остановить программу нажатием кнопки

«Стоп» ▀ или командой главного меню «Управление - Стоп» или горячей клавишей F6.

3.6. По результатам измерений вычислить:

- напряжения U1 и U2 на зажимах источников электропитания при замкнутых ключах SA1 и SA2;

- внутренние сопротивления R01 и R02 источников электропитания;

- сопротивления R1, R2 и R3 ветвей цепи (с учетом внутренних сопротивлений измерительных приборов)

Результаты вычислений занести в табл. 2.

Таблица 2

U1, В U2, В Uca, В R01, Ом R02, Ом R1, Ом R2, Ом R3, Ом 11, мА 12, мА 13, мА
                     

 

3.7. Используя метод узлового напряжения, рассчитать величину узлового напряжения Uca и токи11, 12, 13. Результаты вычислений занести в табл. 2. Сравнить расчетные значения токов с их экспериментальными значениями.

3.8. Для внешнего контура построить потенциальную диаграмму.

3.9. Построить внешние характеристики источников питания U l=f(11) и U2=f(12).

 

Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать:

а) наименование и цель работы;

б) схемы эксперимента и таблицы с результатами измерений и вычислений;

в) расчетные соотношения и экспериментальные характеристики;

г) сравнение результатов расчета с экспериментальным и данными;

л) выводы

 

5. Контрольные вопросы

1. Какие метода анализа цепей постоянного тока могут быть использованы для анализа исследуемой цепи?

2. Сколько уравнений по законам Кирхгофа необходимо записать для исследуемой цепи для её расчета? Сколько из них надо записать по второму закону Кирхгофа?

3. Запишите для исследуемой цепи необходимые для анализа исследуемой цепи уравнения по законам Кирхгофа.

4. В каких случаях целесообразно применять метод узлового напряжения?

5. В чем состоит основное достоинство метода узлового напряжения?

6. Запишите соотношение для определения величины узлового напряжения в исследуемой цепи.

7. Как в исследуемой цепи при использовании метода узлового напряжения определить токи в ветвях? Запишите эти соотношения.

8. Что такое «внешняя характеристика» источника питания? Запишите уравнение внешней характеристики.

9. Что такое «потенциальная диаграмма»?

Цель работы

 

Экспериментальное получение вольтамперных характеристик нелинейных резистивных элементов, графический расчет нелинейной электрической цепи постоянного тока и экспериментальная проверка результатов расчета.

 

Перечень минимодулей

Наименование минимодулей Количество
Лампа накаливания А12 – 1,2 W2*4,6 d  
Резистор 2 Вт 68 Ом  
Потенциометр ППБ – 3А – 150 Ом  

 

Пояснения к работе

 

Под нелинейной электрической цепью понимают электрическую цепь, содержащую нелинейные элементы (нелинейные сопротивления, нелинейные индуктивности, нелинейные емкости). Нелинейным элементом называют такой элемент электрической цепи, параметры которого зависят от электрического тока или магнитного потока. Схема замещения цепи постоянного тока содержит только нелинейные резистивные элементы. Нелинейные элементы в отличии от линейных обладают нелинейными вольтамперными характеристиками.

Основной характеристикой нелинейного элем







ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

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





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


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.