АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра теоретических основ электротехники
ТОЭ 2. Исследование однофазных и трёхфазных электрических цепей.
для студентов специальности 5B0718 – Электроэнергетика
Алматы 2010
Составители: В.И. Денисенко, Л.П. Болдырева. ТОЭ 2. Исследование однофазных и трёхфазных электрических цепей. Методические указания и задания к лабораторным работам. - Алматы, АИЭС: 2010.- 23с.
Методическая разработка содержит основные положения по подготовке, выполнению, анализу результатов и оформлению лабораторных работ по дисциплине ТОЭ 2.
Каждая лабораторная работа включает следующие разделы: цель работы, подготовка к работе, порядок выполнения работы, оформление и анализ экспериментальных результатов и выводы о проделанной работе.
Методическая разработка предназначена для студентов, обучающихся в бакалавриате по специальности 5B0718 – Электроэнергетика.
Содержание
1Лабораторная работа. Исследование цепей с взаимной индуктивностью
2 Лабораторная работа. Исследование трехфазной цепи при соединении фаз источника и приемника звездой
3 Лабораторная работа. Исследование трехфазной цепи при соединении треугольником
4 Лабораторная работа. Исследование четырёхполюсника
Список литературы
1 Лабораторная работа.
Исследование цепей с взаимной индуктивностью
1.1 Цель работы:
получение навыков экспериментального исследования цепей, содержащих индуктивно связанные катушки.
1.2 Подготовка к работе
Повторить раздел «Цепи с взаимной индуктивностью» 
с. 114-123; 127-129.
Выполнить следующее:
1.2.1 Дать определение и понятие индуктивно связанных элементов цепи. Представить формулу для коэффициента связи.
1.2.2 Показать, как определяются э.д.с и напряжение взаимной индукции. Привести их выражения для мгновенных значений и в комплексной форме.
1.2.3 Дать определение одноименных зажимов. Объяснить, как можно произвести разметку одноименных зажимов.
1.2.4 Записать уравнение по второму закону Кирхгофа в комплексной форме и построить векторную диаграмму тока и напряжений для последовательного соединения индуктивно связанных катушек при согласном и встречном включении.
1.2.5 Записать систему уравнений по законам Кирхгофа в комплексной форме и построить векторную диаграмму напряжений и токов при параллельном соединении индуктивно связанных катушек для двух вариантов: при подключении одноименных зажимов к одному узлу и к разным узлам.
1.3 Порядок выполнения работы
1.3.1 Собрать
цепь в соответствии с рисунком 1.1. Напряжение источника установить в пределах 
, частоту
f - порядка 1000Гц. Записать
показания вольтметра и амперметра. Отключить цепь от источника и с помощью
омметра измерить активное сопротивление катушки. Измерения провести для каждой
катушки.
1.3.2 Собрать
цепь в соответствии с рисунком 1.2. Напряжение источника установить в пределах 
, частоту порядка
1000Гц. Измерить и записать величину напряжений 
и тока 
.
1.3.3 Собрать
цепь с последовательным соединением двух индуктивно связанных катушек (рисунок 1.3).
Напряжение на входе установить в пределах 
, частоту источника
f=1000Гц. Измерить ток и напряжения на входе и на
зажимах каждой катушки. Поменять порядок подключения зажимов второй катушки и
заново измерить ток. По результатам измерений определить одноименные зажимы двух
катушек.
1.3.4 Собрать
цепь в соответствии с рисунком 1.4, подключив одноименные зажимы двух катушек к
одному узлу. Записать показания всех приборов при напряжении источника в
пределах и
частоте f=1000Гц. Изменить порядок подключения зажимов второй катушки
и записать вновь показания всех приборов (напряжение источника оставить
неизменным).
1.3.5 Собрать
цепь в соответствии с рисунком 1.5. Установить напряжение на входе 
порядка при частоте
f=1000Гц.
Сопротивление нагрузки 
. Записать показания всех приборов.
1.4 Оформление и анализ результатов работы
1.4.1 По
результатам измерений п. 1.3.1 рассчитать индуктивное сопротивление 
и индуктивность каждой
катушки 
.
1.4.2 По
экспериментальным данным п. 1.3.2 рассчитать сопротивление взаимной индукции 
и взаимную
индуктивность М. С учетом значений рассчитать коэффициент индуктивной связи
.
1.4.3 Построить векторные диаграммы тока и напряжений для согласного и встречного включения катушек индуктивности. Сопоставить результаты экспериментальных исследований по п. 1.3.3 с расчетными значениями, полученными с помощью векторных диаграмм.
1.4.4 По результатам измерений п. 1.3.4 построить векторную диаграмму токов и напряжений при подключении одноименных зажимов к одному узлу и при подключении к разным узлам. Сопоставить результаты расчетов по векторным диаграммам с экспериментальными данными.
1.4.5 Построить
векторную диаграмму для схемы рисунка 1.5, приняв за исходный вектор тока 
. Значение тока принять равным
экспериментальному значению, измеренному в п. 1.3.5. Определить
по векторной диаграмме и сравнить его с измеренным значением в
п.1.3.5.
1.4.6 Сделать выводы о проделанной работе.
2 Лабораторная работа.
Исследование трехфазной цепи при соединении фаз источника и приемника звездой
2.1 Цель работы:
- получение навыков экспериментального исследования трехфазных цепей при соединении источника и приемника звездой;
- экспериментально изучить основные соотношения фазных и линейных величин в симметричных и несимметричных режимах, роль нейтрального провода.
2.2 Подготовка к работе
Повторить раздел курса ТОЭ «Трехфазные цепи»:
//Л1//с. 169-177; 179-182; 185-186; пример 10.1
//Л2//с. 184-199.
Ответить на вопросы:
2.2.1 Какое соединение фаз источника и приемника называется «соединение звездой»?
2.2.2 Какие точки на схеме трехфазной цепи называют нейтральными, какой провод называют нейтральным (нулевым) проводом?
2.2.3 Какие провода называются линейными, какие величины токов и напряжений называют фазными, какие линейными?
2.2.4 Какой режим трехфазной цепи называется симметричным?
2.2.5 Какие
соотношения между фазными и линейными величинами токов и напряжений при
симметричном режиме, какому значению равны 
?
2.2.6 Записать
формулу для расчета напряжений 
по методу двух узлов.
2.2.7 Построить векторные диаграммы токов и топографические диаграммы напряжений для трехфазной цепи без нейтрального провода при следующих режимах:
- симметричный режим (во всех фазах активные сопротивления );
- аварийные режимы – обрыв и короткое замыкание одной из фаз приемника согласно варианту, сопротивления двух других фаз активные и равные.
Определить по топографическим и векторным диаграммам, как изменяются токи и напряжения в аварийных режимах по сравнению с симметричным режимом.
2.2.8 Построить годограф потенциала точки n для следующих режимов:
- сопротивление
R в одной из фаз согласно варианту изменяется от 0 до 
, сопротивления двух
других фаз активные и равные;
- емкость С в одной из фаз изменяется от 0 до , сопротивления двух других
фаз активные и равные.
2.2.9 Построить векторные диаграммы токов и топографические диаграммы напряжений для трехфазной цепи с нейтральным проводом при следующих режимах:
- симметричный режим (во всех фазах приемника активные сопротивления);
- аварийный режим – обрыв одной из фаз нагрузки согласно варианту, сопротивление двух других фаз активные и равные;
- неоднородная нагрузка согласно варианту.
Пользуясь топографическими и векторными диаграммами, определить, как изменяются по сравнению с симметричным режимом токи и напряжения в несимметричных режимах.
2.2.10 Нарисовать схемы трехфазной цепи при соединении «звезда-звезда» с нейтральным проводом и без нейтрального провода (рисунок 2.1-2.2).
Нарисовать таблицы 2.1,2.2.
2.3 Порядок выполнения работы
2.3.1 Измерить
параметры используемых в работе сопротивлений резисторов 
. Подобрать равные сопротивления
резисторов 
.
2.3.2 Включить блок трехфазных напряжений и установить значение фазных ЭДС в соответствии с заданием преподавателя. Собрать фазы источника звездой.
2.3.3 Собрать
трехфазную цепь при соединении фаз источника и приемника звездой с нейтральным
проводом. Нейтральные точки источника и приемника соединить накоротко через
амперметр. Сопротивления всех фаз приемника активные и равные: 
(симметричный
режим). Измерить токи в фазах приемника, ток в нейтральном проводе 
, фазные и линейные
напряжения приемника. Результаты измерений занести в таблицу 2.1.
2.3.4
Экспериментально исследовать аварийный режим, возникающий в цепи с нейтральным
проводом при обрыве одной из фаз приемника (согласно варианту). Сопротивление
двух других фаз приемника такие же, как в п. 2.3.3. Измерить токи в фазах
приемника, ,
фазные и линейные напряжения приемника. Результаты измерений занести в таблицу 2.1.
2.3.5 Экспериментально
исследовать несимметричный режим в трехфазной цепи с нейтральным проводом при
изменении активного сопротивления в одной из фаз приемника (согласно варианту).
Сопротивление двух других фаз приемника такие же, как в п. 2.3.3. Измерить токи
в фазах приемника, ток , фазные и линейные напряжения приемника.
Результаты измерений занести в таблицу 2.1.
2.3.6 Экспериментально исследовать несимметричный режим в трехфазной электрической цепи с нейтральным проводом. Включить в фазы приемника активное сопротивление R, индуктивность L, емкость С (согласно варианту). Результаты измерений занести в таблицу 2.1.
2.3.7 Собрать
симметричную трехфазную цепь при соединении фаз источника и приемника звездой.
Оборвать нейтральный провод. Между нейтральными точками источника и приемника
подключить вольтметр. Сопротивление всех фаз приемника такие же, как в п. 2.3.3.
Измерить токи в фазах приемника, фазные и линейные напряжения приемника,
напряжение смещения нейтрали . Результаты измерений занести в таблицу 2.2.
2.3.8 Экспериментально
исследовать аварийный режим, возникающий в трехфазной цепи без нейтрального
провода при обрыве одной из фаз приемника, фаза та же, что и в п. 2.3.4 (режим
«холостого хода»). Сопротивления двух других фаз нагрузки такие же, как в п. 2.3.3
Измерить токи, фазные и линейные напряжения приемника, напряжение смещения
нейтрали .
Результаты измерений занести в таблицу 2.2.
2.3.9 Экспериментально исследовать аварийный режим,
возникающий в трехфазной электрической цепи без нейтрального провода при коротком
замыкании одной из фаз нагрузки (фаза та же, что и в п. 2.3.4). Сопротивление
двух других фаз приемника, такие же как в п. 7.3.3. Измерить токи, фазные и
линейные напряжения приемника, напряжение смещения нейтрали . Результаты измерений занести в
таблицу 2.2.
2.3.10
Экспериментально исследовать несимметричный режим в трехфазной электрической
цепи без нейтрального провода. Включить в одну из фаз (фаза та же, что и в п. 2.3.4)
переменное активное сопротивление, сопротивления других фаз приемника одинаковые
и такие же, как в п. 2.3.3. Измерить токи, фазные и линейные напряжения,
напряжение смещения нейтрали для 2-х значений переменного активного
сопротивления. Результаты измерений занести в таблицу 2.2.
2.3.11
Экспериментально исследовать несимметричный режим в трехфазной электрической
цепи без нейтрального провода. Включить в одну из фаз (фаза та же, что и в п. 2.3.4)
переменную емкость С, сопротивление двух других фаз активные и одинаковые
(такие же, как в п. 2.3.3). Измерить токи, фазные и линейные напряжения,
напряжение смещения нейтрали для 2-х значений емкости С. Результаты
измерений занести в таблицу 2.2.
2.4 Оформление и анализ результатов работы
2.4.1По экспериментальным данным п. 2.3.3 построить топографическую диаграмму напряжений (на топографической диаграмме указать положение нейтральной точки N источника и приемника n), векторную диаграмму токов.
Проверить соотношение между линейными и фазными напряжениями в симметричном режиме.
По известным значениям фазных напряжений и сопротивлений
фаз нагрузки рассчитать действующее значение токов в фазах нагрузки. Ток в
нейтральном проводе определить
из векторной диаграммы, убедиться, что в симметричном режиме ток 
. Результаты расчета
занести в таблицу 2.1. Сравнить теоретические значения с экспериментальными.
2.4.2 По
экспериментальным данным п. 2.3.4 построить топографическую диаграмму
напряжений и векторную диаграмму токов в фазах нагрузки. Определить по
векторной диаграмме ток . Результат занести в таблицу 2.1 (в
строку «Теоретические исследования»). Пользуясь построенными теоретически
топографической и векторной диаграммами (п. 2.2.9), определить значения
напряжений и токов при обрыве одной из фаз нагрузки(фаза та же, что в п. 2.3.4).
Результаты занести в таблицу 2.1.
2.4.3 По
экспериментальным данным п. 2.3.5 построить топографическую диаграмму
напряжений и векторную диаграмму токов. По векторной диаграмме токов определить
ток в нейтральном проводе . Сравнить с током , определенным экспериментально.
Результаты занести в таблицу 2.2.
2.4.4 По
экспериментальным данным п. 2.3.6 построить топографическую диаграмму
напряжений и векторную диаграмму токов. По векторной диаграмме токов определить
ток в нейтральном проводе . Сравнить с током , определенным экспериментально.
Результаты занести в таблицу 2.2.
2.4.5 По
экспериментальным данным п. 2.3.3, 2.3.4, 2.3.5 построить график зависимости от тока в фазе с
переменным сопротивлением.
2.4.6 По экспериментальным данным п. 2.3.7 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. Пользуясь теоретически построенными диаграммами (п. 2.2.7), определить значения напряжений и токов. Результаты занести в таблицу 2.2 (в строку «Теоретические исследования»).
2.4.7 По экспериментальным данным п. 2.3.8 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. Пользуясь теоретически построенными диаграммами (п. 2.2.7), определить теоретические значения напряжений и токов. Результаты занести в таблицу 2.2 (в строку « Теоретические исследования»).
2.4.8 По экспериментальным данным п. 2.3.9 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. Пользуясь теоретически построенными диаграммами (п. 2.2.7), определить теоретические значения напряжений и токов. Результаты занести в таблицу 2.2 (в строку «Теоретические исследования»).
2.4.9 По
экспериментальным данным п. 2.3.10 построить топографическую диаграмму
напряжений и векторную диаграмму токов. Рассчитать напряжение смещения нейтрали
для двух
значений переменного активного сопротивления (значения сопротивлений такие, как
п. 2.3.10), отложить эти напряжения на топографической диаграмме и отметить на
диаграмме нейтральные точки приемника n для этих же значений
сопротивлений. Определить по диаграмме теоретические значения фазных напряжений
приемника 
.
По найденным значениям фазных напряжений приемника рассчитать токи 
. Результаты занести в
таблицу 2.2 (в строку «Теоретические исследования»). Показать, что годографом
n является прямая линия.
2.4.10 По
экспериментальным данным п. 2.3.11 построить топографическую диаграмму
напряжений и векторную диаграмму токов. На топографической диаграмме построить
годограф потенциала точки n
(круговую
диаграмму), определить положение точки n на круговой
диаграмме для двух значений емкости С (как в п. 2.3.11) и фазные напряжения
приемника ;
рассчитать токи .
Результаты занести в таблицу 2.2 (в строку «Теоретические исследования»).
2.4.11 Для всех исследуемых режимов работы трехфазной цепи:
- сравнить экспериментальные значения с теоретическими и сделать выводы;
- сравнить значения токов и напряжений в трехфазной цепи с нейтральным проводом и при его обрыве, сделать выводы и оценить роль нейтрального провода.
Таблица 2.1
|
Ре жим ра- бо- ты |
Вид ис- сле- дов. |
Значение напряжения, В
|
Значения токов, мА
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
экс-пер. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
теоре- тич. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2
|
Ре жим ра- бо- ты |
Вид ис- сле- дов. |
Значение напряжения, В
|
Значения токов, мА
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
экс-пер. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
теоре--тич |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.3
|
Вариант
|
Режим работы цепи |
||||||
|
Обрыв и короткое замыкание |
Переменное сопротив- ление R в фазе |
Переменная емкость С в фазе |
Неоднородная нагрузка |
||||
|
фаза А |
фаза В |
Фаза С |
|||||
|
1 2 3 4 5 6 |
В A C B A C |
В A C B A C |
В A C B A C |
L C R R C L |
C R C L L R |
R L L C R C
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 Лабораторная работа.
Исследование трехфазной цепи при соединении треугольником
3.1 Цель работы:
получение навыков экспериментального исследования трехфазных цепей при соединении треугольником.
3.2 Подготовка к работе
Повторить раздел курса ТОЭ «Трехфазные цепи»:
//Л1//с.169-178; 180; 185-186; пример 10.2;
//Л2//с. 184-199.
Нарисовать схему трехфазной цепи при соединении треугольником. На схеме указать линейные и фазные токи, напряжения (рисунок 3.1).
Ответить на вопросы:
3.2.1 Как связаны линейные и фазные токи, напряжения в трехфазной цепи при соединении треугольником?
3.2.2 Каково соотношение между линейными и фазными токами в симметричном режиме?
3.2.3 Построить
топографическую диаграмму и векторную диаграмму токов в симметричном режиме,
сопротивления нагрузки во всех фазах активные и равные 
.
3.2.4 Нарисовать схему и построить векторную диаграмму токов и напряжений в аварийном режиме при обрыве линейного провода согласно варианту.
3.2.5 Нарисовать схему и построить векторную диаграмму токов и напряжений в аварийном режиме при обрыве фазы приемника согласно варианту.
3.2.6 Нарисовать схему и построить топографическую диаграмму и векторную диаграмму токов трехфазной цепи с нагрузкой, соединенной треугольником, состоящей из резистора, индуктивности и емкости согласно варианту.
3.2.7 Нарисовать таблицу 3.1. Определить по диаграммам, как изменяются токи и напряжения в несимметричных режимах по сравнению с симметричным.
3.3 Порядок выполнения работы
3.3.1 Собрать
трехфазную цепь с нагрузкой, соединенной треугольником, состоящей из трех
резисторов с одинаковыми сопротивлениями 
. Установить значения фазных ЭДС по
указанию преподавателя. Предусмотреть приборы для измерения напряжений и
токов. Измерить значения фазных и линейных токов и напряжений в симметричном
режиме и занести их в таблицу 3.1.
3.3.2 Экспериментально исследовать аварийный режим в цепи при обрыве одного из линейных проводов согласно варианту. Сопротивления нагрузки такие же, как в п. 3.3.1. Измерить значения напряжений источника и приемника, токов в аварийном режиме и занести их в таблицу 3.1.
3.3.3 Экспериментально исследовать аварийный режим в цепи при обрыве одной из фаз нагрузки согласно варианту. Сопротивление двух других фаз нагрузки такие же, как в п.3.3.1. Измерить значение напряжений приемника и источника, токов в аварийном режиме и занести их в таблицу 3.1.
3.3.4 Собрать трехфазную цепь, соединенную треугольником, состоящую из резистора, индуктивности и емкости согласно варианту. Измерить значения напряжений и токов и занести их в таблицу 3.1.
3.4 Оформление и анализ результатов работы
3.4.1Построить по экспериментальным данным п. 3.3.1 топографическую диаграмму и векторную диаграмму токов. Проверить соотношение между линейными и фазными токами в симметричном режиме. По известным значениям фазных напряжений и сопротивлений фаз приемника рассчитать токи. Результаты расчета занести в таблицу 3.1.
3.4.2Построить по экспериментальным данным п. 3.3.2 топографическую диаграмму фазных напряжений источника и приемника. Построить векторную диаграмму фазных токов и найти из нее линейные токи. Значения, найденные по топографической и векторной диаграммам, занести в таблицу 3.1.
3.4.3Построить по экспериментальным данным п. 3.3.3 топографическую диаграмму и векторную диаграмму фазных токов, найти из нее линейные токи, сравнить с измеренными значениями. Значения токов, найденные по диаграмме, занести в таблицу 3.1.
3.4.4Построить по экспериментальным данным п. 3.3.4 топографическую диаграмму и векторную диаграмму фазных токов, найти из нее линейные токи и сравнить с измеренными значениями. Значения токов, найденные из диаграммы, занести в таблицу 3.1.
3.4.5 По опытным данным и диаграммам сделать расчет активной и полной мощностей в симметричном и аварийных режимах, исследуемых в лабораторной работе. Сравнить эти мощности, сделать вывод.
3.4.6 Рассчитать по опытным данным и топографической диаграмме активную, реактивную и полную мощности в исследуемом несимметричном режиме п. 3.3.4.
3.4.7Сделать выводы по работе полностью. Сравнить экспериментальные значения с расчетными и полученными из векторных диаграмм. Обратить внимание на изменение напряжений на отдельных фазах приемника, фазных и линейных токов в аварийных режимах.
Таблица 3.1
|
Ре жим ра- бо- ты |
Вид ис- сле- дов. |
Значение напряжения
|
Значения токов
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
В |
В |
В |
В |
В |
В |
мА |
мА |
мА |
мА |
мА |
мА |
|
|||||||
|
|
экс-пер. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
теор |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Таблица 3.2
|
Вариант
|
Режим работы цепи |
|
||||||
|
Обрыв линейного провода |
Обрыв фазы |
Неоднородная нагрузка |
|
|||||
|
Фаза ав |
Фаза вс |
Фаза са |
|
|||||
|
1 2 3 4 5 6 |
А В C A В C |
вс ав са са вс ав |
R C L L C R |
L R R C L C |
C L C R R L
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 Лабораторная работа.
Исследование пассивных четырехполюсников
4.1 Цель работы:
получение навыков экспериментального исследования пассивных симметричных четырехполюсников в различных режимах
4.2 Подготовка к работе
Повторить раздел «Четырехполюсники» //Л1//с. 132-150.
Ответить на вопросы и выполнить следующее:
4.2.1 Какие электрические цепи называются четырехполюсниками? Привести условное изображение четырехполюсника.
4.2.2 Какие четырехполюсники называют пассивными?
4.2.3 Какие четырехполюсники называют симметричными?
4.2.4 Записать уравнения четырехполюсника типа А.
4.2.5Какими соотношениями связаны коэффициенты (А,В,С,D) симметричного четырехполюсника?
4.2.6 Записать выражение, определяющее входное
сопротивление симметричного четырехполюсника 
.
4.2.7 Как определить экспериментально сопротивления
холостого хода 
?
Как связаны 
,
симметричного
четырехполюсника?
4.2.8Записать формулы для определения коэффициентов четырехполюсника (А,В,С,D), используя сопротивления холостого хода и короткого замыкания.
4.2.9Какое сопротивление называют характеристическим
сопротивлением симметричного четырехполюсника 
и как оно определяется через коэффициенты
четырехполюсника?
4.2.10В соответствии с заданным вариантом рассчитать
характеристическое сопротивление .
4.2.11 Какой режим называют режимом согласованной нагрузки?
4.2.12Какой параметр называют постоянной передачи
четырехполюсника 
?
Записать формулу, определяющую симметричного четырехполюсника.
4.2.13 Как определяются постоянная ослабления (коэффициент затухания) а и коэффициент фазы в для симметричного четырехполюсника?
4.2.14 Подготовить таблицу 4.2.
4.2.15 Нарисовать схемы для экспериментального исследования заданных в таблице 4.2 режимов.
Таблица 4.1
|
№ варианта |
Схема четырехполюсника |
|
|
|
|
|
1 |
Рисунок 4.1 |
5 |
1000 |
20 |
1 |
|
2 |
Рисунок 4.1 |
7 |
900 |
15 |
2 |
|
3 |
Рисунок 4.2 |
6 |
800 |
20 |
1,5 |
|
4 |
Рисунок 4.2 |
4 |
1100 |
10 |
1 |
|
5 |
Рисунок 4.3 |
8 |
600 |
25 |
1 |
|
6 |
Рисунок 4.3 |
3 |
700 |
10 |
2 |
|
7 |
Рисунок 4.4 |
5 |
900 |
20 |
0,5 |
|
8 |
Рисунок 4.4 |
6 |
800 |
10 |
1,5 |
Таблица 4.2
|
Режим работы четырехполюсника |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Холостой
ход на зажимах |
|
|
|
|
|
|
|
Короткое
замыкание на зажимах |
|
|
|
|
|
|
|
Согласование
нагрузки |
|
|
|
|
|
|
4.3 Порядок выполнения работы
4.3.1 Собрать цепь (рисунок 4.5), включив в нее
исследуемый симметричный четырехполюсник, установить значения 
и С согласно варианту
(таблица 4.1).
4.3.2 Разомкнуть выходные зажимы 
и измерить напряжение на выходе
и входной
ток ,
начальные фазы напряжения 
и тока 
. Результаты измерений записать в таблицу
4.2.
4.3.3 Закоротить зажимы и измерить токи на входе и выходе четырехполюсника и
начальные фазы токов ,
. Результаты
занести в таблицу 4.2.
4.3.4 Исследовать режим согласованной нагрузки,
подключив к зажимам сопротивление
нагрузки, равное характеристическому сопротивлению 
, рассчитанное в пункте 4.2.10
подготовки к работе. Измерить напряжение на выходе 
токи на входе и выходе , начальные фазы
напряжения и
токов , . Результаты измерений
занести в таблицу 4.2.
4.3.4 Оформление результатов работы
4.4.1Рассчитать по экспериментальным данным (таблица 4.2)
комплексные сопротивления холостого хода 
и короткого замыкания 
и рассчитать через них
коэффициенты A,B,C,D.
4.4.2 Рассчитать коэффициенты А, В, С, D по экспериментальным данным режимов холостого хода:
и короткого замыкания : 
.
Сравнить со значением коэффициентов А,В,С, D, полученных в пункте 4.4.1.
4.4.3 Проверить выполнение равенств:
А=D, AD-BC=1.
4.4.4 По экспериментальным данным (таблица 4.2)
рассчитать входное сопротивление четырехполюсника для режима согласованной нагрузки.
4.4.5 По экспериментальным данным для режима согласованной нагрузки определить постоянную передачи Г, постоянную ослабления а и коэффициент фазы в.
4.4.6 Сделать выводы по проделанной работе:
1 Данные скольких опытов достаточно иметь для определения коэффициентов А,В,С, D симметричного четырехполюсника?
2 С какой точностью выполняются соотношения, связывающие коэффициенты А,В,С, D симметричного четырехполюсника?
3 С какой точностью выполняется равенство 
в режиме согласованной нагрузки?
4 По полученному коэффициенту ослабления а сравнить действующие напряжения и токи на входе и выходе четырехполюсника.
Методические указания
Начальные фазы напряжения и токов измеряются с помощью двухканального осциллографа.
Для измерения начальных фаз напряжений канал 1
осциллографа подключается к токам 
, а канал 2 - к токам , и по полученным кривым
напряжений 
определяют
начальную фазу напряжения на выходе относительно начальной фазы входного
напряжения, которую принимают равной нулю 
.
Для измерения начальных фаз токов применяется способ преобразования тока в потенциал, который заключается во включении в цепь измеряемого тока резистора с небольшим сопротивлением.
Так, для измерения начальной фазы тока 
между точками 
включают сопротивление
, канал 2
осциллографа подключают к этому сопротивлению, по полученным кривым напряжения 
и тока 
определяют начальную
фазу входного тока относительно
начальной фазы входного напряжения .
Для измерения начальной фазы выходного тока 
между точками 
включают
сопротивление ,
канал 2 осциллографа подключают к этому сопротивлению, по полученным кривым
напряженияи
тока 
определяют
начальную фазу выходного тока относительно начальной фазы входного
напряжения .
Список литературы
1. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей.- М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.
2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники.-М.: Гардарики, 1999. - 638с.
3. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники.- т.1. - СПб.: Питер,2003.-463с.
4. Теоретические основы электротехники. -т.1.- Основы теории линейных цепей / Под ред. П.А.Ионкина - М.: Высшая школа, 1976. -544с.
5. Прянишников В.А. ТОЭ: Курс лекций: Учебное пособие – 3-е изд., перераб. и доп. – СПб., 2000. – 368 с.