close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

468. Общая электротехника и электроника

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра автоматизации технологических процессов
ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
И ЭЛЕКТРОНИКА
методические указания
к выполнению лабораторных работ № 9 – 17
по курсу «Общая электротехника и электроника» (Общая электротехника)
для студентов обучающихся по специальности
220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в строительстве)»
Воронеж 2011
УДК 621.3(07)
ББК 31.2я7
Составители
Ю.В. Авдеев, А.В. Полуказаков
Общая электротехника : метод. указания к выполнению лаб. раб.
№ 9 – 17 по курсу «Общая электротехника и электроника» (Общая электротехника) для студ., обучающихся по спец. 220301 / Воронеж. гос. арх.-строит.
ун-т; сост.: Ю.В. Авдеев, А.В. Полуказаков. – Воронеж, 2011. – 32 с.
Методические указания содержат описания лабораторных работ по
курсу «Общая электротехника».
Предназначены для студентов специальности 220301 «Автоматизация
технологических процессов и производств в строительстве»
Ил. 19. Табл. 10. Библиогр.: 5 назв.
УДК 621.3(07)
ББК 31.2я7
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Воронежского государственного архитектурно-строительного
университета
Рецензент – В.И. Енин, к .ф-м. н., доц. кафедры автоматизации
технологических процессов Воронежского государственного
архитектурно-строительного университета
2
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПРИЕМНИКОВ ТРЕУГОЛЬНИКОМ
9.1. Цель работы
Исследовать симметричный и несимметричный режимы работы
трехфазной цепи при соединении приемников треугольником. Проверить
соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями.
Освоить измерение мощности в такой цепи.
9.2. Подготовка к работе
9.2.1. Изучив описание данной работы и необходимый материал по
учебнику, конспекту лекции и литературным источникам, ответьте на все вопросы для самопроверки.
9.2.2. Проведите предварительные расчеты.
9.2.3. Заготовьте табл. 9.1. и 9.2.
9.2.4. Нарисуйте электрическую схему эксперимента.
9.3. Предварительный расчет
Схема рассчитываемой цепи представлена на рис. 9.1.
Рис. 9.1
Сопротивления линейных проводов ZAa, ZBb и ZCc примем равными
нулю. Следует найти значения фазных Iab , Ibc , Ica и линейных IA , IB , IC токов,
*
*
*
полные фазные комплексные мощности S ab U ab I ab , Sbc U bc I bc , S ac U ac I ac
*
*
( S =P+jQ), мощности W1=Re{ U ab I A } и W2=Re{ U cb I C }.
Пусть r – активное сопротивление элементарного приемника в каждой фазе; nаb, nba, nса – количество включенных параллельно элементарных
приемников в каждой из фаз (r, nаb, nba, nса задаются преподавателем). Эффективные значения фазных напряжений Uab=Ubc=Uca=220 В. Результаты расчетов оформите в соответствии с табл. 9.1 для предлагаемых ниже вариантов реализации сопротивлений Zab, Zbc, Zca приемника.
3
9.3.1. Симметричный активный приемник (nab, nbс, nca) Zab=rab=r/nab,
Zbc=rbc=r/nbc, Zca=rca=r/nca.
9.3.2. Симметричный активно-реактивный приемник (nab, nbс, nca) как в п.
9.3.1. Параллельно каждому активному сопротивлению rab,rbc,rca включен
конденсатор емкостью 10 мкФ.
9.3.3. Несимметричный активный приемник (nab≠nba≠nca).
9.3.4. Несимметричный активно-реактивный приемник: Zab = -j/(ωC),
С=10мкФ (nab=0); Zbc по 9.3.2; Zca по п. 9.3.1.
9.3.5. Постройте по результатам расчетов векторные диаграммы
для напряжений и токов.
9.4. Порядок выполнения работы
Соберите схему по рис. 9.2. Выбор приборов для эксперимента
производится в соответствии с результатами предварительных расчетов
(п. 9.3). Измерение мощности проводится методом двух ваттметров.
9.4.1. Исследуйте работу цепи с симметричным активным приемником. Установите с помощью тумблеров ламповых реостатов необходимые
по п. 9.3.1 значения nab, nbc и nca .Измерьте напряжения, токи и мощности.
Результаты запишите в столбец 1 (табл. 9.2).
Таблица 9.1
симметричный режим
несимметричный режим
1
Yab=1/rab+j C
Ybc=1/rbc+j C
Yca=1/rca+j C
Iab, Ibc, Ica,
IA, IB, IC
φIab, φIbc, φIca,
φIa, φIb, φIc
Pab, Pbc, Pca,
Qab, Qbc, Qca
W1, W2
= См
= См
= См
2
= См
= См
= См
3
= См
= См
= См
4
= См
= См
= См
9.4.2. Исследуйте работу цепи с несимметричным активным приемником. Подбором количества включенных в каждой группе ламп обеспечьте величины rаb, rbc, rса в соответствии с п. 9.3.3. Показания приборов занесите в столбец 3 (табл. 9.2).
9.4.4. Исследуйте работу цепи с симметричным активно реактивным приемником. Параллельно каждому из ламповых реостатов
подключите конденсатор емкостью 10 мкФ, причем к клеммам c-z подключите блок конденсаторов с пределами 0 - 54,75 мкФ, включите тумблером емкость С=10 мкФ, установите в соответствии c п. 9.3.2. Показания приборов занесите в столбец 2 (табл. 9.2).
4
9.4.5. Исследуйте работу цепи с несимметричным активнореактивным приемником. Отключите конденсатор С=10 мкФ от приемника
Zca, опустив вниз соответствующий тумблер. Установите nаb=0 (все ламповые приемники выключены), nbc и nса соответственно п. 9.3.1. Проведите
все необходимые измерения и результаты запишите в столбец 4 (табл. 9.2).
Cимметричный режим
1
Величина
Iab, Ibc, Ica,
IA, IB, IC,
Uab, Ubc, Uca,
W1, W2
изм.
Таблица 9.2
Несимметричный режим
2
выч.
изм. выч.
3
изм.
4
выч.
изм. выч.
Рис. 9.2
9.5. Обработка результатов измерений
9.5.1. Перенесите в табл. 9.2 результаты расчетов из табл. 9.1. Проанализируйте их и сделайте выводы.
9.5.2. Вычислите активную P=W1+W2 и реактивную Q = 3 (W1-W2)
мощности. Найдите эти мощности из соотношений Р = Раb+Рbc+Рca
и Q = Qаb+Qbc+Qca. Проанализируйте результаты теоретических расчетов и
эксперимента и сделайте выводы практической применимости метода
двух ваттметров для измерения активной и реактивной мощности.
9.5.3. Проанализируйте все полученные результаты и определите область применения формулы IЛ= 3 IФ.
5
9.6. Вопросы для самопроверки
9.6.1. Нарисуйте схему соединения приемника треугольником.
9.6.2. Запишите фазные (линейные) напряжения в обычном и комплексном виде.
9.6.3. Как рассчитать фазные и линейные токи при симметричном и
несимметричном режимах?
9.6.4. Как измерить и рассчитать активную и реактивную мощности
при симметричном и несимметричном режимах?
9.6.5. Как построить векторные диаграммы токов и напряжений для
симметричного и несимметричного режимов работы?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПРИЕМНИКОВ ЗВЕЗДОЙ
10.1. Цель работы
Исследовать симметричный и несимметричный режимы работы трехфазной цепи при соединении приемников звездой при наличии или отсутствии нейтрального провода.
10.2. Подготовка к работе
10.2.1. Изучив описание данной работы, необходимый материал по
учебнику, конспекту лекции и литературным источникам, ответьте на все вопросы для самопроверки.
10.2.2. Проведите предварительные расчеты.
10.2.3. Заготовьте табл. 10.1, 10.2.
10.2.4. Нарисуйте электрическую схему эксперимента.
10.3. Предварительный расчет
Схема рассчитываемой цепи представлена на рис. 10.1.
Рис. 10.1
6
Сопротивления линейных проводов ZAa, ZBb, ZCc в расчёте считаем равными нулю. Целью расчета будет нахождение токов IA , IB , IC , IO напряжений
U oo' ,U o'a ,U o'b ,U o'c ,
*
*
*
*
мощностей S a U o'a I A , Sb U o'b I B , Sc U o'c I C ( S =P+jQ),
*
W1=Re{ U ab I A }, W2=Re{ U cb I C }. Как и в предыдущей работе, r – активное
сопротивление элементарного приемника в каждой фазе, n а, nb, nс – количество включенных параллельно элементарных приемников (r, nа, nb, nс задается преподавателем). Эффективные значения фазных напряжений
UOA=UOB=UOC=220/ 3 В. Расчет для каждого типа приемника проводится в
двух вариантах: с нейтральным проводом (ZOO’=0), без нейтрального провода
(ZOO’=∞). Результаты расчета оформляются в соответствии с табл. 10.1 для
предлагаемых ниже вариантов реализации сопротивлений.
10.3.1. Симметричный активный приемник (nа=nb=nс) Za=ra=r/na,
Zb=rb=r/nb, Zc=rc=r/nc.
10.3.2. Симметричный активно-реактивный приемник (nа=nb=nс как в
п.10.3.1). Параллельно каждому из rа, rb, rс включен конденсатор С = 10 мкФ.
10.3.3. Несимметричный активный приемник (nа≠nb≠nс).
10.3.4. Несимметричный активно-реактивный приемник: Za=-j/(ωC),
С=10 мкФ (na=0); ZB по п. 10.3.2.; ZC по п.10.3.1.
10.3.5. Постройте по результатам расчетов векторные диаграммы токов
и напряжений.
10.4. Порядок выполнения работы
Соберите схему по рис. 10.2, в которой в качестве резистивных элементов приемников Za, Zb, Zc использованы ламповые реостаты стенда.
Количество включаемых в каждом опыте ламп определено в п. 10.3.
Пределы измерения приборов должны удовлетворять результатам расчетов по п. 10.3.
Рис. 10.2
7
Рассчитываемая С нейтральным проводом
величина
1
2
3
4
IA, IB, IC,
φIA, φIB, φIC
UO’A, UO’B, UO’C
φUa, φUb, φUc
Pa, Pb, Pc
Qa, Qb, Qc
W1, W2
UOO’
IO, φIo ,φuoo’
Таблица 10.1
Без нейтрального провода
1
2
3
4
10.4.1. Исследуйте работу цепи с симметричным активным приемником. Количество включенных элементарных приемников nа, nb, nс определено
в п. 10.3.1. Замкните B1 (система с нейтральным проводом). Измерьте все
указанные в табл. 10.2 величины и запишите их в столбец 1. Разомкните B1
(система без нейтрального провода). Проведите все измерения и результаты
внесите в столбец 1’.
10.4.2. Исследуйте работу цепи с несимметричным активным приемником. Установите в соответствии с п. 10.3.3 nа, nb, nс. Замкните В1. Результаты
измерений занесите в столбец 3. Разомкните В1. Результаты измерений запишите в столбец 3’.
10.4.3. Исследуйте работу цепи с симметричным активно-реактивным
приемником, na, nb, nc выбираются по п. 10.3.2. Параллельно каждой группе
ламп включите С=10 мкФ. Блок конденсаторов соедините с клеммами c-z,
замкнув тумблер «10». Замкните B1. Проведите необходимые измерения и
результаты запишите в столбец 2. Разомкните В1. Результаты измерений для
этого случая внесите в столбец 2’.
Таблица 10.2
Измеряемая вели- С нейтральным проводом Без нейтрального провода
чина
(В1- замкнут)
(В1- разомкнут)
1
2
3
4
1’
2’
3’
4’
IA, IB, IC, IO, UOO’
UAO, UBO, UCO
W1, W2
UAB, UBC, UCA
Uao’, Ubo’, Uco’
10.4.4. Исследуйте работу цепи с несимметричным активнореактивным приемником. Отключите конденсатор приемника Zc, разомкнув тумблер «10». Установите nа=0 (все ламповые приемники выключе-
8
ны), nb и nc установите по п. 10.3.1. Замкните B1. Результаты измерений
всех величин запишите в столбец 4. Разомкните B1. Результаты измерений
внесите в столбец 4’.
10.5. Обработка результатов измерений
10.5.1. Сравните результаты измерений токов и напряжений и результаты теоретических расчетов. Проанализируйте их и сделайте выводы.
10.5.2. Вычислите активную P=W1+W2 и реактивную Q= 3 (W1-W2)
мощности. Найдите эти же мощности из соотношений Р=Р а+Рb+Рс и
Q=Qa+Qb+Qc. Проанализируйте теоретические и экспериментальные результаты и сделайте выводы о практической применимости метода двух ваттметров для измерения активной и реактивной мощности.
10.5.3. По результатам измерений постройте векторные диаграммы
фазных и линейных напряжении источника (UAO, UBO, UCO, UAB, UBC, UCA).
10.5.4. По результатам измерений постройте векторные диаграммы для
фазных напряжений приемника (UАO’, UBO’,UCO’) с учетом сохранения полной
симметрии системы линейных напряжений независимо от наличия или отсутствия нейтрального провода.
10.5.5. По данным измерений постройте векторные диаграммы для токов IA, IB, IC, IO, для тех случаев, когда окажется достаточно полученной в
опыте информации, определите, в каких случаях это оказалось невозможным
и какие дополнительные измерения следует провести.
10.6. Вопросы для самопроверки
10.6.1. Нарисуйте общую схему трехфазной цепи, в которой источники
фазных ЭДС и сопротивления приемника включены звездой. На схеме учтите
сопротивления линейных и нейтрального проводов?
10.6.2. Как аналитически выразить фазные и линейные ЭДС в действительном и комплексном виде? Какая система электрических величин является симметричной?
10.6.3. Как осуществляется расчет симметричных трехфазных цепей
при соединении приемника звездой? Какие соотношения имеют место между
фазными и линейными токами и напряжениями в этом случае?
10.6.4. Как рассчитать фазные токи при несимметричном режиме работы приемника?
10.6.5. Как найти падение напряжения и ток в нейтральном проводе?
10.6.6. Как рассчитать активную, реактивную и полную мощности для
симметричного и несимметричного приемников?
10.6.7. По каким схемам могут быть включены ваттметры при симметричном и несимметричном приемниках, если имеется или отсутствует
нейтральный провод?
10.6.8. Как построить векторные диаграммы фазных и линейных токов
и напряжений для симметричного и несимметричного приемников при наличии или отсутствии нейтрального провода?
9
10.6.9. Что изменится в расчетах, если линейные провода будут иметь
отличное от нуля сопротивление?
10.6.10. В каких пределах будет изменяться ток в нейтральном проводе,
если в одной из фаз ток изменяется от нуля до значения, соответствующего
симметричному режиму (сопротивления приемников активны)?
10.6.11. Как изменятся эти пределы (п. 10.6.10), если изменения тока
будут проходить сразу в двух фазах?
10.6.12. Как изменятся фазные напряжения в симметричной системе
без нейтрального провода, если в одной из фаз произойдет обрыв? Как будет
выглядеть векторная диаграмма фазных напряжений в этом случае?
10.6.13. Как изменятся фазные напряжения в симметричной системе
без нейтрального провода, если в одной из фаз произойдет короткое замыкание? Какой вид векторной диаграммы фазных напряжений в этом случае?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11
ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА
11.1. Цель работы
Определить коэффициенты четырехполюсника из опытов холост ого хода и короткого замыкания, исследовать работу четырехполюсника при
произвольном сопротивлении приемника.
11.2. Подготовка к работе
11.2.1. Изучив описание данной работы и необходимый материал по
конспекту лекций и литературным источникам, ответьте на все вопросы для
самопроверки.
11.2.2. Проведите предварительные расчеты.
11.2.3. Заготовьте табл. 11.1.
11.2.4. Нарисуйте электрическую схему эксперимента.
11.3. Предварительный расчет
11.3.1. Для режимов холостого хода и короткого замыкания получите выражения, связывающие сопротивления холостого хода Z1x, Z2x и сопротивление короткого замыкания Z1k с коэффициентами четырехполюсника A , B , C , D . Z1х и Z1k - сопротивления со сторон входных зажимов четырехполюсника, Z2x со стороны выходных. Используя полученные выражения
и
соотношение
АD-ВС=1,
найдите
выражения
для
коэффициентов А, В, С, D через сопротивления Z1x, Z2x, Z1k.
11.3.2. Для одной из схем (рис. 11.1, а – е) по указанию преподавателя рассчитайте значения коэффициентов А, В, С, D, используя соотношения, связывающие коэффициенты А, В, С, D и параметры Z1,Z2, Y0, Тобразной и параметры Y1, Y2, Z0 П-образной схем замещений.
11.3.3. Используя полученные значения А, В, С, D с помощью формул
п. 11.3.1, вычислите сопротивления Z1x, Z2x, Z1k.
10
11.3.4. Используя найденные значения А, В, С, D, приняв напряжение U1 =100B и полагая, что сопротивление приемника активно, найд ите для значений rпр =0; 10; 20; 30; ∞ Ом величины I1, φ1, U2, I2 и занесите
их в табл. 11.1.
Рис. 11.1
11.4. Порядок выполнения работы
11.4.1. Соберите схему, представленную на рис. 11.2.
Рис. 11.2
Пр иб о р ы V 1 , V 2 , A 1 , A 2 по д б ер ите с уч ето м р ез уль тато в
предварительного расчета (п. 11.3.4).
Введите регулятор ЛАТРа против часовой стрелки до упора. Установите реостат в положение, при котором его сопротивление rпр = 0. Включите
11
стенд. Установите по вольтметру V1 напряжение U1 =100 В. Показания
всех приборов запишите в табл. 11.1. Установите, изменяя сопротивление реостата, ток I2, соответствующий расчетному при rпр = 10 Ом. Запишите показания всех приборов в табл. 11.1. Повторите опыт для rпр = 20, 30
Ом. Отключите реостат от зажимов (2'-3), что соответствует опыту холостого хода (rпр = ∞). Запишите показания приборов в табл. 11.1.
11.4.2. Отсоедините провод, идущий от амперметра А1 к зажиму 1.
Подсоедините его к клемме 2. Запишите показания фазометра ψ-ψ2x, амперметра A1-I2x и вольтметра V2-U2x.
Таблица 11.1
U1= B
выч. изм. выч. Изм. выч. изм. выч. изм.
выч.
изм.
I2, A
U2, B
φ1, град
I1, A
rпр , Oм
0
10
20
30
∞
11.5. Обработка результатов измерений
11.5.1. Из результатов измерений опыта короткого замыкания вычислите Z’ 1k =U1 ×e jφ1k /I 1k (r пр =0).
11.5.2. Из результатов измерений опыта холостого хода вычислите
’
Z 1x=U1 ×e jφ1x/I 1x(r пр =∞).
11.5.3. Из результатов опыта холостого хода при изменении вхо дных зажимов четырехполюсника найдите Z’ 2х=U2x×e jφ2x/I 2x(U2x=U1) (п. 11.4.2).
11.5.4. Сравните найденные значения сопротивлений и теоретич ески полученных в п. 11.3.3.
11.5.5. По значениям сопротивлений Z’ 1k , Z’ 1x, Z’ 2x найдите коэффициенты А`, В`, С`, D`. Сравните полученные величины с определенными
теоретически в п. 11.3.2.
11.5.6. Попытайтесь объяснить причины расхождения теоретических
и экспериментальных результатов.
11.6.Вопросы для самопроверки
11.6.1.Запишите уравнения четырехполюсника в системах Y, Z и А
- параметров.
11.6.2. Как между собой связаны коэффициенты четырехполюсников
в различных системах ([Y], [Z], [А])?
11.6.3. Каков физический смысл коэффициентов А, В, С, D?
11.6.4. Как доказать справедливость соотношения АD - ВС =1?
11.6.5. Как записывается входное сопротивление четырехполюсника Zвх?
11.6.6. Как найти характеристическое сопротивлений четырехполюсника ZС и в каком случае четырехполюсник считают симметричным?
11.6.7. Каков практический смысл использования Т и П -образных
схем замещения?
12
11.6.8. Как найти связи между коэффициентами четырехполюсника А,
В, С, D и параметрами схем замещения Z1 , Z2 ,Y0 и Y1, Y2 и Z0?
11.6.9. Как теоретически найти сопротивление холостого хода Z1x, Z2x и
короткого замыкания Z1k и Z2k ?
11.6.10. Нарисуйте схему для экспериментального определения сопротивлений холостого хода и короткого замыкания.
11.6.11. Выведите формулы, выражающие коэффициенты А, В, С,
D через сопротивления Z1k , Z1x, Z2х?
11.6.12. В чем проявит себя условие симметричности при выводе
указанных выше коэффициентов?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА, РАБОТЫ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ С ПОМОЩЬЮ
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
12.1. Цель работы
Научиться выполнению различных электрических измерений с помощью электронно-лучевого осциллографа.
12.2. Подготовка к работе
12.2.1. Вспомните из курса «Физика» и с помощью литературных
источников дополнительно изучите устройство и работу электроннолучевой трубки (ЭЛТ).
12.2.2. Разберитесь детально в том, как формируются те или иные
кривые на экране ЭЛТ, воспользовавшись известной из курса «Математики»
параметрической формой описания кривых.
12.2.3. Изучите по описанию осциллографа его устройство, нарисуйте
его блок-схему и разберитесь в функциональном назначении основных
блоков.
12.2.4. Изучите по описанию осциллографа все действия по подготовке
осциллографа к проведению измерений. Изобразите алгоритмы своих действий в виде блок-схемы.
12.2.5. Изучите описание данной работы и необходимые литературные
источники. Ответьте на все вопросы для самопроверки.
12.2.6. Проведите предварительные расчеты.
12.2.7. Нарисуйте электрическую схему эксперимента.
12.3. Предварительный расчет
Постройте картинки предполагаемых кривых на экране ЭЛТ в случае,
когда на вертикальные пластины подано условное напряжение
Uy (t)=sin t(0<t<2π), а на горизонтальных пластинах присутствуют на том же
временном интервале напряжения вида: a) ux=t; б) ux(t)=sint; в)ux(t)=sin(t+π/4);
13
г) ux(t)=sin(t+π/2); д) ux(t)=sin(t+3π/4); e) ux(t)=sin(t+π); ж) ux(t)=sin(t+5π/4); з)
ux(t)=sin(t+3π/2); и)ux(t)=sin(t+7π/4); к)ux(t)=sin 2t; л) ux(t)=sin 3t.
12.4. Порядок выполнения работы
12.4.1. В соответствии с изученной инструкцией включите осциллограф, подготовьте его к работе, разкалибровав при этом каналы отклонения
луча ЭЛТ по осям Y и X.
12.4.2. Подключите осциллограф к выходу генератора импульсного
напряжения и, манипулируя ручками усиления, частоты развертки, синхронизации, добейтесь появления устойчивой картинки, воспроизводящей один
полный период напряжения. Зарисуйте осциллограмму. Измерьте величины
длительности положительной и отрицательной частей исследуемого напряжения, а также период повторения исследуемого напряжения. Может случиться, что исследуемое напряжение окажется однополярным.
12.4.3. Повторите п. 12.4.2 переводя осциллограф в режим «закрытый» вход.
12.4.4. Подключите осциллограф в режиме «открытый» вход к выходу
генератора синусоидального напряжения. Получите устойчивую картинку
одного полного периода, зарисуйте ее. Измерьте амплитудное значение и период исследуемого напряжения. Перейдите в режим «закрытый» вход. Сравнив обе картинки между собой, запишите выводы.
12.4.5. Отключите горизонтальную развертку в осциллографе. Подайте
на вход X напряжение с выхода генератора синусоидального напряжения.
Установите величину напряжения, чтобы горизонтальная линия имела длину,
не превышающую размеров экрана по вертикали. Отключите вход X от генератора и подключите вход Y. Манипулируя ручками дискретной и плавной
регулировки усиления в канале X, добейтесь на экране вертикальной линии
тех же линейных размеров, что и по горизонтали. Подключите к выходу генератора вход. Зарисуйте полученную картинку.
12.4.6. Соберите схему (рис. 12.8).
Рис.12.8
Отключите временно вход Y от схемы и установите горизонтальную
линию, аналогично п. 12.4.5. Затем отключите вход и подключите вход X.
Аналогично п. 12.4.5 установите вертикальную линию тех же размеров, что
14
и горизонтальная. Подключите к генератору уже окончательно вход X и
зарисуйте полученную на экране фигуру.
12.4.7. Подайте на вход Y синусоидальное напряжение 6,3 В с источника стенда. Манипулируя ручками регулировки усиления, установите
удобные размеры вертикальной линии. Отключите временно вход Y и подайте на вход X синусоидальное напряжение с генератора , установив ручкой выхода горизонтальную линию тех же линейных размеров. Подключите
вход Y к источнику 6,3 В. Медленно вращая ручку «частота» генератора,
получите картинки аналогичные построенным в п. 12.3 для случаев К и Л.
12.5. Обработка результатов измерений
12.5.1. Зная величины r, С, частоту f генератора, вычислите угол
сдвига фаз между напряжением ux(t) и uy (t), найденного аналогично п.
12.3. Постройте теоретическую картинку и сравните ее с полученной
на экране осциллографа.
12.5.2. Основываясь на результатах пп. 12.4.5 и 12.4.6, сделайте выводы о возможностях осциллографа применительно к измерению угла сдвига фаз между токами и напряжениями.
12.5.3. Анализируя результаты пп. 12.3 и 12.4.7, сделайте выводы
о методике измерения неизвестной частоты с помощью генератора известной частоты и осциллографа.
12.6. Вопросы для самопроверки
12.6.1. Изобразите устройство ЭЛТ, объясните назначение электродов и
принцип получения изображения.
12.6.2. Нарисуйте блок-схему осциллографа, объясните назначение и
работу его функциональных блоков.
12.6.3. Объясните необходимость использования синхронизации при
работе осциллографа.
12.6.4. Объясните назначение всех органов управления.
12.6.5. В чем состоит различие режимов работы осциллографа с «открытым» и «закрытым» входом?
12.6.6. Объясните смысл включения линии задержки в тракт усиления
вертикального сигнала?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
13.1. Цель работы
Исследовать переходные процессы в электрических цепях первого порядка. Освоить работу с осциллографом.
13.2. Подготовка к работе
15
13.2.1. Изучив описание данной работы и необходимый материал по
конспекту лекции и литературным источникам, ответьте на все вопросы для
самопроверки.
13.2.2. Проведите предварительные расчеты.
13.2.3. Нарисуйте электрическую схему эксперимента.
13.3. Предварительный расчет
Задачей предварительных расчетов является определение выходных
напряжений u(t) схем по (рис. 13.1, а – г) при действии на их входе ЭДС ступенчатой формы
e(t)=E·l(t),
где l(t)=1 при t>0 и 1(t)=0 при t<0.
Величина Е принимается равной одному Вольту.
Рис.13.1
Расчеты проводятся для двух значений С (C1 и С2). Величины C1 ,С2,
С' и r определяются номером варианта (задается преподавателем) табл. 13.1.
Расчет удобно выполнить операторным методом.
Таблица 13.1
ИСХОДНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ
Вариант
С1, нФ
С2, нФ
С`, нФ
r, кОм
1
0,75
10
0,15
120
2
0,82
10
0,20
150
3
0,91
10
0,27
180
4
1,0
10
0,30
240
5
0,75
10
0,33
270
6
0,82
10
0,35
300
7
0,91
10
0,43
330
8
1,0
10
0,51
360
16
Алгоритм расчета переходных процессов операторным методом можно
выразить так:
а) используя понятие операторного сопротивления, найдите изображение тока I(p) в конденсаторе С для схемы (рис.13.1, г);
б) найдите изображение напряжения Uc(p)=U2(p)=Zc(p)I(p) для схемы
(рис.13.1, г);
в) осуществите переход от изображения U2(p) к оригиналу u2(t). Если
изображение имеет вид
U 2 ( p)
Gm ( p )
,
H n ( p)
где Gm(p) и Нn(р) - полиномы m-й и n-й степени от p(m<n) и уравнение
Нn(р)=0 не содержит кратных корней, то оригинал можно записать
n
u 2 (t )
k
Gm ( pk ) pkt
e ,
1 H n ( pk )
где pk - корни уравнения Нn(p)= 0.
г) положив С’=0 для схемы (рис. 13.1, а) запишите u2(t);
д) для схем (рис.13.1, а, в) u2(t) = e(t)-uc(t) = 1-uc(t).
Запишите аналитические выражения для напряжения u2(t), начального
значения u2(0) и постоянной времени τ при C=C1 и С=С2 для каждой из схем
(рис. 13.1, а-г), найдите численные значения u2(0) и τ в каждом случае. Постройте графики напряжения u2(t) для t от 0 до 0,5 10-3с. Шаг вычислений
возьмите равным 0,05 10-3с.
13.4. Порядок выполнения работы
Исследование переходных процессов проводится по схеме (рис. 13.2).
Рис.13.2
В качестве источника e(t) используется внутренний генератор импульсов прямоугольной формы положительной полярности (Е=1В) с частотой
f=l кГц, (Т=10-3с).
13.4.1. Включите осциллограф. Замкните накоротко переключателем
17
вход усилителя вертикального отклонения Y. Ручкой регулировки смещения
луча по вертикали установите горизонтальную линию развертки в центре
координатной сетки. Переведите тем же переключателем осциллограф в
рабочий режим с "открытым входом", т.е. когда на вход Y можно подавать:
так переменное, так и постоянное напряжение одновременно. Вход Y соедините с гнездом выхода внутреннего генератора (1 В, 1 кГц). Установите необходимый размах изображения по вертикали. Установите такой период развертки, чтобы на экране наблюдался один период напряжения прямоугольной формы. Добейтесь с помощью имеющихся регуляторов устойчивой синхронизации наблюдаемого напряжения. Зарисуйте изображение с экрана.
13.4.2. Соберите схему по рис.13.1, a (C=C1). Подключите ее к осциллографу в соответствии с рис. 13.2. Зарисуйте осциллограмму u2(t).
13.4.3. Подключите параллельно r конденсатор С`(рис. 13.1, в).
Зарисуйте u2(t).
13.4.4. Соберите схему по рис. 13.1, б (C=C1). Зарисуйте осциллограмму u2(t).
13.4.5. Подключите параллельно r конденсатор С`. Зарисуйте u2(t).
13.4.6. Повторите п. 13.4.2-5 при С=С2. Зарисуйте осциллограммы u2(t).
13.5. Обработка результатов измерений
13.5.1. На горизонтальной и вертикальной осях для кривых, зарисованных с экрана, укажите цену деления.
13.5.2. Сравните постоянные времени τ кривых, полученных экспериментально, с расчетными величинами (п. 13.3).
13.5.3. Сравните начальные значения u2(0) кривых, полученных экспериментально, с найденными теоретически в п. 13.3 и попытайтесь объяснить
причину их различия.
13.6. Вопросы для самопроверки
13.6.1.Что такое переходной процесс?
13.6.2. Какие методы анализа переходных процессов используют на
практике?
13.6.3. Какие цепи можно отнести к цепям первого порядка и какие математические модели их описывают?
13.6.4. Как найти u2(t) (рис. 13.1, а), если на входе e(t)=E×l(t)?
13.6.5. Как найти u2(t) цепи (рис. 13.1, б), если на входе e(t)=E×l(t)?
13.6.6. Как рассчитать величину постоянной составляющей периодической функции времени?
13.6.7. Как с помощью осциллографа установить наличие и измерить
величину постоянной составляющей периодического напряжения?
13.6.8. На вход схемы (рис. 13.1, а) подано напряжение в форме меандра с нулевым средним значением. Нарисуйте временные диаграммы e(t) и
u2(t), если а) τ<T, б) τ<<Т.
13.6.9. На вход схемы (рис. 13.1, б) подано напряжение в форме меандра с нулевым средним значением. Нарисуйте временные диаграммы e(t) и
u2(t), если а) τ<Т, б) τ>>Т.
13.6.10. Что изменится в ответах на предыдущие пункты, если меандр
будет иметь ненулевое значение?
18
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
В ЦЕПЯХ ВТОРОГО ПОРЯДКА
14.1. Цель работы
Исследовать переходные процессы в цепях второго порядка при по дключении цепи к источнику постоянного напряжения.
14.2. Подготовка к работе
14.2.1. Изучив описание данной работы и необходимый материал по и
конспекту лекции и литературным источникам, ответьте на все вопросы для
самопроверки.
14.2.2. Проведите предварительные расчеты.
14.2.3. Нарисуйте электрическую схему эксперимента.
14.3. Предварительный расчёт
Задачей предварительных расчётов является определение выходного
напряжения u2(t) схемы (рис. 14.1) при действии на входе ЭДС ступенчатой
формы E(t)=E l(t), где l(t)=l при t>0 и l(t)=0 при t<0. Величина Е=1 В.
Рис.14.1
Расчёты провести для двух значений r (r1 и r2). Величины r1,r2, С определяются номером рабочего стола и представлены в табл. 14.1. Величина
L=0,363 Гн для всех стендов.
Таблица 14.1
Номер стенда
1
2
3
4
5
6
7
8
С, нФ 0,75
0,82
0,91
1
0,75
0,82
0,91
1
r1, кОм 5,1
5,6
6,2
6,8
7,5
8,2
9,1
10
r2, кОм 120
150
180
240
270
300
330
360
Алгоритм расчёта переходных процессов операторным методом уже
использовался ранее в лабораторной работе №13, поэтому повторно не пр иводится.
В процессе расчётов получите аналитические выражения для напряжения u2(t). Начальные напряжения на конденсаторе С считайте равным 0. По-
19
стройте графики напряжения u2(t) на интервале от 0 до 0,5 10-3 с. Выведите
формулу для частоты свободных колебаний и определите по ней значение
этой частоты и периода свободных колебаний. На основании полученного
результата задайте такое значение шага ∆t, чтобы график u2(t) достаточно
точно отображал рассчитываемую зависимость. Особое внимание обратите
на различие характера переходных процессов для выбранных значений r1 и r2.
14.4. Порядок выполнения работы
Исследование переходных процессов производится по схеме рис. 14.2.
В качестве источника e(t) используется внутренний генератор импульсов прямоугольной формы положительной полярности (Е=1 В) с периодом
Т=10-3 с.
14.4.1. Включите осциллограф. Замкните накоротко переключателем
вход Y. Ручкой регулировки смещения луча по вертикали установите горизонтальную линию в середине координатной сетки. Переведите тем переключателем осциллограф в рабочий режим с «открытым входом» Вход Y соедините с гнездом выхода внутреннего генератора (1В, 1 кГц). Установите
необходимый размах изображения по вертикали. Установите такой период
развертки, чтобы на экране наблюдался один период напряжения прямоугольной формы.
Добейтесь с помощью имеющихся регуляторов устойчивой синхронизации наблюдаемого изображения. Зарисуйте изображение с экрана.
14.4.2. Соберите полностью схему по рис. 14.2 с резистором r=r1. Зарисуйте осциллограмму u2(t).
Рис.14.2
14.4.3. Повторите п. 14.4.2. для r=r2- Зарисуйте осциллограмму u2(t).
14.5. Обработка результатов измерений
14.5.1. На горизонтальной и вертикальной осях для кривых, зарисованных с экрана, укажите цену деления.
14.5.2. Сравните период свободных колебаний, полученный экспериментально, с его расчётным значением из п. 14.3.
14.6. Вопросы для самопроверки
20
14.6.1. Чем определяется значение частоты свободных колебаний в
RLC-цепи (рис. 14.1.)?
14.6.2. При каком условии переходной процесс в RLC цепи носит колебательный характер, а при каком - апериодический?
14.6.3. Как будет изменяться характер переходного процесса для
напряжения u2 (t ) при изменении r от r1 до r2?
14.6.4. Чему равна величина вынужденной составляющей напряжения
на конденсаторе в схеме (рис. 14.1.)?
14.6.5. Чему равна величина свободной составляющей напряжения на
конденсаторе в этом же случае?
14.6.6. Как связана длительность переходного процесса и добротность
Q колебательного контура?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
15.1. Цель работы
15.1.1. Исследовать вольтамперные характеристики (ВАХ) безинерционных нелинейных элементов на примере выпрямительного диода и стабилитрона.
15.1.2. Исследовать простейшие нелинейные электрические цепи с источником постоянного напряжения.
15.2. Подготовка к работе
15.2.1. Изучив описание данной работы и необходимый материал по
конспекту лекций, литературным источникам, ответьте на все вопросы
для самопроверки.
15.2.2. Проведите предварительные расчёты.
15.2.3. Нарисуйте рабочие электрические схемы и сделайте заг отовки таблиц.
15.3. Предварительные расчёты
15.3.1. Для заданных преподавателем типов диода и стабилитрона из
справочников запишите их основные параметры и нарисуйте ВАХ.
По ВАХ диода для паспортного значения прямого тока рассчитайте
статическое rCT и дифференциальное rd сопротивление.
По обратной (рабочей) ветви ВАХ стабилитрона найдите значение
дифференциального сопротивления при токах I ст min, Iст ном, Iст max .
15.3.2. В схеме (рис. 15.1) для заданного номинального тока стаб илизации Iст ном, номинального напряжения стабилизации Uст ном , источниках
U1,U2,U3 вычислите значение резистора r1(r1 r2, r3).
21
Рис.15.1
15.4. Порядок выполнения эксперимента
В лабораторной работе исследуются безинерционные нелинейные
элементы двух видов: полупроводниковый диод и полупроводниковый стабилитрон.
15.4.1. Соберите схему по рис. 15.2 для снятия статических ВАХ нелинейных элементов. Установите реостат Rp в нулевое значение его сопротивления.
Рис.15.2
Подключите диод в прямом направлении, соединив точки а и a', b и b'.
Увеличивая напряжение, отметьте значение, при котором появится заметный
ток через диод. Изменяя напряжение на диоде, составьте таблицу из 5-6 пар
значений тока и напряжения. БУДЬТЕ ВНИМАТЕЛЬНЫ! НЕ ПРЕВЫШАЙТЕ ПАСПОРТНОГО ЗНАЧЕНИЕ ТОКА.
15.4.2. Включите диод в обратном направлении, соединив точки а и b', b
и а' и снимите обратную ветвь ВАХ, не меняя состава и пределов измерительных приборов.
15.4.3. Повторите п.15.4.1. для стабилитрона. Результаты измерений
представьте в виде таблицы.
15.4.4. Повторите п.15.4.2. для стабилитрона. Результаты измерений
также представьте в виде таблицы.
15.4.5. Соберите схему (рис. 15.1). В качестве источника Е подключите
источник напряжения стенда U1. Запишите значения тока I1 и напряжения U1.
15.4.6. Соберите схему (рис. 15.3) для наблюдения ВАХ на экране
осциллографа (r2=1Ом).
22
Рис.15.3
Не подключая ЛАТР к источнику питания 220В, включите осциллограф. Закоротите вход усилителя Y, установив переключатель вида работы
усилителя в среднее положение
. Ручкой
установите горизонтальную линию по центру экрана. Убавьте яркость свечения линии до минимальной величины. Отключите тумблером (справа, сбоку) генератор горизонтальной развёртки. Ручкой
переместите пятно в центр экрана (яркость во избежании прожега люминофора экрана должна быть минимальной). Цена большого деления по оси Y (ось тока i, А/дел) равна установленной чувствительности усилителя Y(В/дел, переключатель «усиление»),
умноженной на величину измерительного сопротивления r2=1 Ом. Учитывая, что среднее значение тока через диод ограничено 0,1 А, а его амплитудное значение в π раз больше, то при цене большого деления 0,1 В в трёх
делениях по вертикали поместится вся наблюдаемая кривая. Подключите
диод, установите режим «открытый вход» в осциллографе, установите
ручку ЛАТРа в крайнее левое положение, подайте напряжение на схему
и, поворачивая ручку ЛАТРа вправо, установите ток амперметра 0,1 А.
Цену большего деления по оси X можно найти по формуле
Mx
2U N n ,
где U - показания вольтметра,
N=5- число малых делений в одном большом делении,
n - число малых делений отклонения луча влево от центра координат.
Зарисуйте ВАХ диода и запишите масштабы по осям.
15.4.7. Повторите п. 15.4.6. для стабилитрона.
15.4.8. Отключите от точек a-d часть схемы (рис.15.3), левее пунктирной линии. Присоедините точки a-d к входу генератора звуковы х
сигналов. Плавно изменяя частоту генератора от 50 Гц до 20 кГц, пр онаблюдайте характер изменения ВАХ диода. Сделайте зарисовки.
15.4.9. Повторите п. 15.4.8. для стабилитрона.
15.5. Обработка результатов эксперимента
23
15.5.1. Постройте графики статических ВАХ диода и стабилитрона
по пп. 15.4.1-4.
15.5.2. По статической ВАХ диода определите статическое rст и
дифференциальное rd сопротивления.
15.5.3. По статической ВАХ стабилитрона определите rd обратной ветви.
15.5.4. Сравните статическую ВАХ диода с характеристикой, полученной в п. 15.4.6 на переменном токе. Определите rст и rd по этой характеристике.
15.5.5. Сделайте аргументированные выводы по всем результатам
предварительных расчётов и эксперимента, причинам их расхождения и
возможным способам уменьшения этих расхождений.
15.6. Вопросы для самопроверки
15.6.1. В чём отличие безынерционных и инерционных нелинейных
элементов?
15.6.2. Чем отличаются динамические и статические вольтамперные
характеристики и как их можно снять практически?
15.6.3. Нарисуйте примеры статических и динамических ВАХ линейного, безынерционного и инерционного нелинейных элементов.
15.6.4. Возможно ли, сняв экспериментально статические ВАХ, разделить друг от друга эти элементы?
15.6.5. Возможно ли, сняв экспериментально динамические ВАХ, разделить друг от друга те же элементы?
15.6.6. С помощью каких опытов можно определить какой из элементов
заключён в «чёрном ящике»?
15.6.7. Как определить статическое и дифференциальное сопротивление нелинейного элемента?
15.6.8. Как графически находится ток в одноконтурной цепи, содержащей нелинейный элемент?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №16
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
16.1. Цель работы
Измерение динамической кривой намагничивания. Исследование динамических петель гистерезиса с помощью электроннолучевого осциллографа.
16.2. Подготовка к работе
16.2.1. Изучив описание данной работы и необходимый материал по
конспекту лекции и литературным источникам, ответьте на все вопросы для
самопроверки.
16.2.2. Проведите предварительные расчеты.
16.2.3. Нарисуйте электрическую схему эксперимента.
24
16.3. Порядок выполнения работы
16.3.1. Соберите схему по рис. 16.1 для снятия вольтамперной характеристики UL=UL(I)-катушки с ферромагнитным сердечником.
Рис.16.1
В качестве катушки L используется обмотка B-Y трёхфазного
трансформатора стенда. Изменяя выходное напряжение ЛАТРа, снимите зависимость UL=UL(I). Данные занесите в табл. 16.1.
Таблица 16.1
I(A)
0
UL(В)
0
260
16.3.2. Соберите схему по рис. 16.2 для наблюдения динамической
петли гистерезиса.
Рис.16.2
На схеме:
резистор rp - реостат стенда,
резистор r - резистор стенда R6=106 Ом,
конденсатор С=0,25 мкФ
На вход вертикального отклонения луча Y подаётся напряжение
uу (t), пропорциональное В(t), а на вход горизонтального отклонения луча
напряжение ux(t), пропорциональное H(t). Намагничивающий ток I1 контролируется по амперметру PА и устанавливается с помощью ЛАТРа. На пред-
25
варительно построенной характеристике UL=UL(I) выберите три харакdU L
терные точки с токами I 1 ’ > I 1 ’’>I 1 ’’’ так, чтобы производные
в этих
dI1
точках существенно отличались друг от друга. Запишите эти значения.
Установите с помощью ЛАТРа первое значение тока I= I 1 ’ . Регулировкой реостата rp установите необходимый размер изображения по оси
X (максимально возможный).
Аттенюатором осциллографа установите максимально возможное
значение усиления по каналу Y для наблюдения всей петли гистерезиса.
Зарисуйте петлю с экрана. Измерьте сопротивление реостата rp . Запишите
установленный масштаб mУ[В/см] для вертикального канала осциллографа. Повторите опыт для токов I 1 = I 1 ’’ и I 1 = I 1 ’’’ .
16.4. Обработка результатов измерений
16.4.1. По данным табл. 16.1 постойте ВАХ UL=UL(I).
16.4.2. Динамическая кривая намагничивания представляет зависимость Bm=B(Hm), где Вm амплитудное значение магнитной индукции при амплитудном значении Hm напряженности магнитного поля определённой частоты. Учитывая, что ВАХ катушки UL=UL(I) подобна динамической кривой
намагничивания Bm=Bm (Hm), амплитуда напряженности магнитного поля
2 w I
Hm
,
(16.1)
lñð
где w - число витков катушки,
lcp - длина средней линии напряженности магнитного поля.
Амплитуда магнитной индукции
2U L
,
(16.2)
Bm
2
f w1 S
где f-частота (50 Гц),
S` - сечение магнитопровода (1000 мм2),
w1= 858 витков,
lCP=325 мм.
Постройте график динамической кривой намагничивания.
16.4.3. Динамическая петля гистерезиса представляет зависимость
B=B(H), где B(t) и H(t) - мгновенные значения магнитной индукции и напряженности магнитного поля. Для расчёта значений B(t) и H(t) по ординатам и
абсциссам Ly и Lx [см] с помощью соотношений H(t)=MxLx, B(t)=MYLY необходимо найти масштабные коэффициенты MX и МY.
Напряжение uX(t)=i1(t)rP или с учётом, что i1 (t )
ux (t )
lсрrp
w1
H (t ) ,
откуда H (t )
26
u x (t ) w1
.
lñðrp
H (t )lср
w
имеем
Напряжение UX=mX LX, где mX - масштаб в В/см для горизонтального
канала осциллографа. Коэффициент mX находим из формулы
mx
U XMAX
LXMAX
2I1rp
LXMAX
,
где LXM AX - максимальный размер по оси X.
w1mx
После подстановок имеем M x
.
lñðrp
Напряжение на обмотке w2 будет u2 (t ) w2
dФ
dt
w2 S
dB
.
dt
Если сопротивление резистора r2 значительно превышает остальные, то
u 2 w2 S dB
в цепи будет протекать ток: i2
. Так как напряжение на конr2
r2
dt
денсаторе есть интеграл тока i2,то в итоге имеем
wS
uC=uy = 2 B(t ) .
r2C
r2C
Откуда B(t )
u y (t ) .
w2 S
Масштаб mY[ В см ] по вертикальному каналу позволяет найти масштабr2C
m y . Учитывая, что w2 = 78 витков, находим
w2 S
масштабные коэффициенты MX и МY.
16.4.4. Проанализируйте и объясните полученные результаты. Сделайте
выводы.
16.5. Вопросы для самопроверки
16.5.1. Как устроена катушка с замкнутым ферромагнитным сердечником. В чём его особенность?
16.5.2. Запишите уравнение для катушки с замкнутым магнитопроводом. В чём его особенность?
16.5.3. Что такое эквивалентная синусоида?
16.5.4. Что понимают под основным потоком?
16.5.5. Как влияет переход к эквивалентным синусоидам на уравнение
катушки?
16.5.6. Охарактеризуйте потери мощности в катушке?
16.5.7. Как построить векторную диаграмму катушки?
16.5.8.Как представляется эквивалентная схема катушки с ферромагнитным сердечником?
16.5.9. Что такое динамическая кривая намагничивания?
16.5.10. Что значит динамическая петля гистерезиса?
16.5.11. Отчего зависят потери на вихревые токи и гистерезис?
ный коэффициент M y
27
16.5.12. Какие функции выполняет цепочка из элементов r и С, из какого условия она вытекает?
16.5.13. Выведите формулу (16.1.).
16.5.14. Выведите формулу (16.2.).
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№17
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ УСТАНОВИВШИХСЯ
РЕЖИМОВ РАБОТЫ НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ
17.1. Цель работы
Исследование вольтамперной характеристики цепи из последовательно соединенных катушки с ферромагнитным сердечником и конденсатора.
17.2. Подготовка к работе
17.2.1. Изучив описание данной работы и необходимый материал по
конспекту лекций и литературным источникам, ответьте на все вопросы для
самопроверки.
17.2.2. Проведите предварительные расчеты.
17.2.3. Заготовьте табл. 17.2.
17.2.4. Нарисуйте электрическую схему эксперимента.
17.3. Предварительные расчёты
17.3.1. Используя ВАХ катушки с ферромагнитным сердечником из
лабораторной работы №16 и заданное из табл. 17.1 преподавателем значение ёмкости, постройте ВАХ электрической цепи по рис. 17.1
для r = 0, 100, 200, 500 Ом.
Таблица 17.1
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
С,мкФ
2,0
2,25
2,5
2,75
3,0
3,25
3,5
3,75
I
Если r=0, то U(I)=|UL(I)-UC (I)|= U L ( I )
.
C
Если г≠0, тo U ( I )
где Ur=rI.
U r2 ( I ) U 2 ( I ) ,
17.4.1. Соберите схему по рис 17.1.
Рис.17.1
28
Резистор r представляет собой последовательно включенные резисторы R1,
R2, R3, и R5. В качестве катушки L используется первичная обмотка B-Y трёхфазного трансформатора стенда. Изменяя с помощью ЛАТРа напряжение питания
от 0 до максимального значения, снимите зависимости UL=UL(I), UC=UC(I) и
U’=U’(I), где напряжение UL(I) соответствует показаниям вольтметра V3, UC(I)-V2
и U’(I) – V1. Эти измеренные величины занесите в табл. 17.2.
Таблица 17.2
U
UL
UC
U’
I
Особое внимание при эксперименте следует обратить на участок 1-3-2
нелинейной ВАХ U’(I). Если в точке 1 при увеличении тока будет иметь скачок в точку 2, то следует увеличить значение сопротивления r. Если скачок тока
не удаётся исключить, то нелинейную зависимость U’(I) снимают в два этапа:
сначала участок (0-1), увеличивая ток от 0 до некоторого значения I=I1, и после скачка участок (2-5) от I2 до I5=IMAX. Потом уменьшают ток от I5 до I2 и, далее,
до I3 момента скачка в точке 3.
Токи в точках скачков 1 и 3 постарайтесь измерить по возможности
более точно.
17.5. Обработка результатов измерений
По данным табл. 17.2 постройте зависимость UL(I), UC(I) и U’(I). Проанализируйте расчётные данные и экспериментальные кривые и сделайте выводы.
17.6. Вопросы для самопроверки
17.6.1. В чем состоит особенность многозначной вольтамперной характеристики?
17.6.2. В чём причина скачков тока?
17.6.3. Можно ли устранить скачки тока в цепи с последовательным соединением конденсатора и нелинейной катушки?
17.6.4. Как называется точка вольтамперной характеристики, где имеет
место скачок фазы тока?
17.6.5. Можно ли аналитически найти периодический ток в цепи с последовательным соединением С и нелинейной катушки?
17.6.6. В чём заключается расчёт периодических процессов в нелинейных цепях с помощью метода гармонического баланса?
29
Библиографический список
1. Общая электротехника и электроника: конспект лекций [Электронный ресурс] для студ. спец. 220301 / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т; сост.:
Ю.В. Авдеев – Воронеж, 2005. – 188 с.
2. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. Л. А. Бессонов – М. :Гордарики, 2002. – 638с.
3. Татур, П.А. Установившиеся и переходные процессы в электрических цепях: Учебн. Пособие для вузов. П.А. Татур, В. Е. Татур – М. : Высш.
шк., 2004. – 407с.
4. Хоровиц, П. Искусство схемотехники: в 3-х т. П. Хоровиц, У. Хилл
– М. : Мир, 1993.
5. Сборник задач упражнений по теоретическим основам электротехники / под ред. П. А. Ионкина – М. : Энергоиздат, 1982. – 768с.
30
Оглавление
Лабораторная работа №9
Лабораторная работа №10
Лабораторная работа №11
Лабораторная работа №12
Лабораторная работа №13
Лабораторная работа №14
Лабораторная работа №15
Лабораторная работа №16
Лабораторная работа №17
Библиографический список
3
6
10
13
15
19
21
24
28
30
31
Общая электротехника
и электроника
Методические указания
к выполнению лабораторных работ № 9 – 17
по курсу «Общая электротехника и электроника» (Общая электротехника)
для студентов, обучающихся по специальности 220301
«Автоматизация технологических процессов и производств (в строительстве)»
Составители: Юрий Валентинович Авдеев
Алексей Викторович Полуказаков
Редактор Черкасова Т.О.
Подписано в печать 11.07.2011. Формат 60 84 1/16.
Уч.-изд.л. 2,0. Усл.-печ.л. 2,1. Бумага писчая.
Тираж 100 экз. Заказ № 338.
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии учебной литературы
и учебно-методических пособий Воронежского государственного
архитектурно-строительного университета
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
32
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
10
Размер файла
537 Кб
Теги
электротехника, 468, электроников, общая
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа