Коммерциялық емес акционерлік қоғамы

Алматы энергетика жӘне байланыс институты

Электротехниканың теориялық негіздері кафедрасы

 

 

 

Электротехника және электроника

050717 – Жылу энергетикасы мамандығы бойынша барлық оқу түрінің студенттері үшін зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар

 

 

Алматы 2009 

ҚҰРАСТЫРУШЫ: Әміров Ж.Қ. Электротехника және электроника. 050717- Жылу энергетикасы мамандығы бойынша барлық оқу түрінің студенттері үшін зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар. - Алматы: АЭжБИ, 2009. - 45 б. 

 

Әдістемелік нұсқауға «Электротехника және электроника» пәні бойынша орындауға он зертханалық жұмыстың әдістемелік нұсқаулары кіреді.

Әрбір зертханалық жұмыс келесі тараулардан құрылған: жұмыстың мақсаты, жұмысқа дайындалу, бақылау сұрақтар, жұмысты орындаудың тәртібі, жұмыстың нәтижелерін жолдау және орындалған жұмыс жөнінде қорытындыны келтіру.

Зертханалық жұмыстар АЭС, ТЭС, ТВТ, ПТЭ, АТТМ, ЭМ мамандықтарының студенттеріне арналған.

 

Мазмұны

 

Кіріспе  ………………………………………………………………………….4

Зертханалық жұмыстарды орындау тәртібі және мәліметтерді безендіру....5

1. №1 зертханалық жұмыс. Тұрақты тоқтың сызықты тізбегін зертеу ……7

2. №2 зертханалық жұмыс. Бір фазалы синусоидалы тоқтың сызықты тізбегін зерттеу ………10

3. №3 зертханалық жұмыс. «Жұлдызша-жұлдызша» қосылған үш фазалы электр тізбегін зерттеу  ……12

4. №4 зертханалық жұмыс. Бірінші және екінші реттегі сызықты электр тізбегіндегі өтпелі процестерді зерттеу …….15

5. №5 зертханалық жұмыс. Бір фазалы трансформаторды сынау ………20

6. №6 зертханалық жұмыс. Шексіз қуаты бар тораппен параллельді жұмысқа синхронды генераторды қосу ……24

7. №7 зертханалық жұмыс. Операционды күшейткіштердің қосу сұлбаларын зерттеу ……………28

8. №8 зертханалық жұмыс. Параметрлік кернеу тұрақтандырғышы бар бір фазалы қоректендіру көзін зерттеу    …………33

9. №9 зертханалық жұмыс. Қысымды элементтерді зерттеу ……………37

10. №10 зертханалық жұмыс. Санды триггерлерді есептеу ……………… 40

Әдебиеттер тізімі ..............................................................................................44

  

Кіріспе 

Студенттердің жаңа білімді меңгеру сапасын жоғарылату, шығармашылық ойлауын және инженерлік дағдыларын қалыптастыру үшін зертханалық жұмыстардың үлкен маңызы бар.

Бұл әдістемелік нұсқауларда 050717- Жылу энергетикасы мамандығы бойынша оқитын студенттер үшін «Электротехника және электроника» пәнінен міндетті зертханалық жұмыстардың бейнелеуі келтірілген.

Тұрақты тоқтың сызықты электр тізбектерін, бір және үш фазалы синусоидалы тоқтардың электр тізбектерін, электр тізбектердегі өтпелі процестерді, электр машиналарды және өнеркәсіп электрониканың құрылғыларын тәжірибелі және есептеу түрде зерттеулерді өткізу зертханалық тапсырмада берілген ЭТН кафедрасында зертханалық жұмыстар УИЛС-1 оқу-зерттеу зертханалық стендтерде орындалады.

Зерттелетін сұлбаларды жинау үшін терушілік алаң, элементтердің жиынтығын (резисторлар, индуктивтік орауыштар, конденсаторлар, қосу сымдар), қоректендіру көздер және өлшегіш аспаптар стендте орнатылады. Стенд кернеуі 380В, жиілігі 50Гц  үш фазалы тораппен қоректенеді.

Терушулік алаңның сол жағында көздердің блоктары орналасқан:

-         «Тұрақты кернеулердің блогы» тоғы 1А–ге дейін, кернеуі 0-ден 25В-ке дейін өзгеретін реттелетін тұрлауландырған тұрақты кернеу көзінен және тоғы 1А-ге дейін, кернеуі 20В тек реттелмейтін кернеу көзінен құралады;

-         «Айнымалы кернеудің блогы» дабылдың үш түрі бар (синусоидалы, тұрабұрышты және үшбұрышты) реттелетін тұрлауландырған айнымалы кернеу көзден құралады. Тоқ 1А-ге дейін, ал кернеу 1В-тен 25В-ке дейін реттеледі, жиілік шектері 0,1 ... 8кГц;

-         «Үш фазалы кернеудің блогы» кернеулері сатылы 0-ден 40В-ке дейін реттелетін, фазалары тәуелсіз үш фазалы кернеу көзден құралады (жиілік 50Гц, рұқсат етілетін тоқ 1А дейін).

Барлық көздер қысқа тұйықталу тоқтардан электронды қорғаныс арқылы қамтамасыз етілген.

Терушілік алаңның оң жағында үш көлемді блоктарда реттелетін және реттелмейтін пассивтік элементтер орнатылған (резисторлар, индуктивтік орауыштар, конденсаторлар).

Көрсетілген барлық зертханалық жұмыстар EWB (Electronics Workbench) бағдарлама бойынша компьютерде орындауға болады. Бағдарламаның бейнелеуі және қолдануы Ә(7) келтірілген. 

 

Зертханалық жұмыстарды орындау тәртібі және мәліметтерді безендіру

 

Студент сәйкесті зертханалық жұмысты орындауға тапсырманы 1-2 апта бұрын алады.

Әрбір студент зертханалық жұмысты орындау үшін дербесті мәлімет дайындайды, зертханалық жұмыстың мақсатымен, өткізілетін тәжірибелердің теориялық жағдайларымен танысады.

Тәжірибені өткізудің алдында студент дайындалу сұрақтары туралы сұхбаттаудан өтеді, зертханалық жұмыс орындау үшін дайындаған мәліметін оқытушыға көрсетеді және жұмыс орындауға рұқсат алады.

Тәжірибені орындағаннан кейін мәлімет толтырылады: теория мен тәжірибе салыстырылады, керекті сызықтар салынады, нәтижелердің талдауы өткізіледі және жұмыс туралы қорытындылар жасалады.

Зертханалық жұмыс бойынша жасалған мәлімет әрбір студентпен ағымдағы немесе келесі сабақта қорғалады.

Келесі зертханалық жұмысты орындауға өтіп кеткен зертханалық жұмысты орындаған немесе қорғаған студент жіберіледі.

Мәліметте титулды бет және келесі тараулар бар:

1. Жұмыстың мақсаты;

2. Негізгі теориялық жағдайлар және дайындық сұрақтарға жауаптар;

3. Тәжірибе туралы қысқаша мағлұматтар;

4. Зерттеліп жатқан тізбектің сұлбасы;

5. Есептеу кейіптемелер, есептің нәтижелері, зерттелген электр шамалардың және тізбек ережелердің ұйғарылатын сызықтары;

6. Зерттеудің нәтижелері (кестелер, сызықтар, параметрлердің және электр шамалардың санды мәндері);

7. Қорытындылар.

Титулды бет, 1-6 тараулар 6 тарау үшін кестелер зертханалық жұмыс басталудың алдында дайындалады. Мәліметтер ақ немесе сызықты қағаздың А4 (210297мм) пішімінде безенделеді.

Титулды беттің түрі келесі бетте келтірілген. 

 

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

 

 

«Электротехниканың теория негіздері» кафедрасы

 

 

«Электротехника және электроника» пәнінен

 

 

 

 

 

 

Жұмыс бойынша есеп № ____

________________________________________

 (жұмыстың толық атауы)

 

 

 

 

 

 

 

Жұмысты орындаған _____________________

   (жұмысты орындаған күні)

  Студенттермен__________________________

(аты жөні тегі)

Сынақ кітапшасының №__________________

 

Тобы___________________________________

(топ шифрі)

 

Есептікті қабылдаған_____________________

    (есептікті қабылдаған күні)

 

Оқытушы_______________________________

(аты жөні тегі)

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 200…

№1 зертханалық жұмыс. Тұрақты тоқтың сызықты электр тізбегін зерттеу

 

Жұмыстың мақсаты: тұрақты ток тізбектерді есептеудің негізгі әдістерін тәжірибелі тексеру, сұлбаның резисторларының рұқсат етілген жылулық ережесін және активтік екіұштықтан пассивтік екі ұштыққа максималды қуатты беру жағдайын анықтау.

 

1.1 Жұмысқа дайындық

Бақылау сұрақтарға жауап беру және зертханалық жұмыс өткізу туралы мәліметтің дайындамасын әзірлеу. Оның ішінде зерттелетін сұлбаның суреті және тәжірибелі мәліметтерді кіргізуге кестелер болу керек.

 

1.2 Бақылау сұрақтары

1.2.1 Қалай амперметр және вольметр арқылы резистор кедергісінің шамасын белгілеуге болады?

1.2.2 Түрі Щ4313 санды аспапты тармақтағы токты өлшеуге қалай қосу керек:

1.2.3 Түрі Щ4313 санды аспапты сұлбаның элементіндегі кернеуді өлшеуге қалай қосу керек?

1.2.4 Зерттелетін сұлба үшін келесі теңдеу жүйелерін құру керек:

- Кирхгоф заңдары бойынша;

- контурлық токтар әдісі бойынша;

- түйінді потенциалдар әдісі бойынша.

1.2.5 Электр қуатты жылу қуатқа түрлендіру қандай заң бойынша табады?

1.2.6 Активтік екі ұштықтың пассивтік екі ұштыққа максималды қуатты берудің жағдайын атаңдар.

 

1.3 Жұмыс орындаудың бағдарламасы және тәртібі

1.3.1 Берілген сұлбаны сызып алу керек (сұлбаның нұсқасын оқытушы көрсетеді) және сұлбаның тармақтарындағы токтардың бағыттарын еркінше көрсету керек.

1.3.2 Алдын ала бір ЭҚК –тің көзі, резисторлары және өлшегіш аспаптары  бар сұлбаны сызып және жинап, амперметр және вольтметр көмегімен берілген тізбектегі резисторлардың параметрлерін (шамаларын) белгілеу керек. Нәтижелерді 1.1 кестеге енгізу керек.

1.1 К е с т е - Өлшеудің нәтижелері және резисторлардың параметрлері

             

1 - сұлба                                  2 - сұлба                               3 - сұлба

1.1 Сурет – Сұлбалардың нұсқалары

 

1.3.3 Берілген E₁ = 20В, E₂ = 10В және 1.4.2 п. табылған резисторлардың шамалары бойынша оқытушы берген әдіспен зерттеліп жатқан тізбектің тармақтарында токтарды есептеу керек.

Нәтижелерді 1.2 кестенің  «Есептеу» жолына енгізу керек.

1.3.4 Өзінің нұсқасы бойынша сұлбаны жинау керек. Берілген E₁ және Е₂ электр қозғаушы күштерді орнату керек. Тармақтарды токтарды және тізбектің элементтеріндегі кернеулерді өлшеп алу керек.

Амперметрді тізбектің ажырауына қосқан кезде токтың бағыты аспаптың «+» таңбадан «-» таңбаға қарай бағыты бірдей болу керек. Сонда аспап токтың шамасын және таңбасын 1.3.1 п. таңдалған бағытқа сәйкес болады. Вольтметр тізбектің элементіне параллельді қосқан кезде кернеудің бағыты аспаптың «+» таңбадан «-» таңбаға қарай бағыты бірдей болу керек. Сонда аспап кернеудің шамасы және таңбасы таңдалған бағытқа сәйкес болады. Пассивтік элементте кернеу түсудің бағыты элементтегі токтың бағытымен бірдей болады. Аспаптың «-» клеммасының қара түсті «com» белгісі бар.

Өлшеудің нәтижелерін 1.2 кестенің «Тәжірибе» жолына енгізу керек.

1.2 К е с т е – Тізбектің топтарының және кернеулерінің өлшенген шамалары

 

Өлшенген шамалардың мәндерін және бағыттарын белгілеудің растығын Кирхгофтың бірінші және екінші заңдары бойынша құралған теңдеулерге қойып растауын көрсету керек.

1.3.5 Сұлбаның бірінші түйіні үшін токты өлшеудің , % қателігін есептеу керек. Ол үшін түйіндегі токтардың алгебралық қосындысын максималды шамасы бар токқа қатынасын алу керек, яғни

Есептеудің нәтижелерін 1.3 кестеге енгізу керек.

1.3 К е с т е – Токтарды белгілеудің қателігі

 

1.3.6 Сұлбаның екі контуры үшін кернеу өлшеудің қателігін есептеу керек. Ол үшін контурдың ішіндегі кернеулердің, ЭҚК көздердің кернеулерін қоса алып, алгебралық қосындысын максималды шамасы бар кернеуге қатынасын алу керек, яғни

1.4 К е с т е - Кернеулерді белгілеудің қателігі

 

1.4.7 U_б.ж. кернеуді және R_кір кіріс кедергіні тәжірибелі белгілеп, активтік екі ұштық әдіспен R резисторы бар тармақтағы токты есептеу керек. Ол үшін алдымен R кедергіні сұлбадан алып тастап, сұлбаның шықпаларындағы U_б.ж. кернеуді өлшеу керек. Содан кейін R резистордың орнына амперметрді қойып, I_қ.т. қысқа тұйықталу токты өлшеп алу керек. Активтік екі ұштықтың параметрлері тең

U_б.ж. кернеу және        R_кір = .

Анықталатын ток      I  = .

1.3.8 R_к кедергілердің мәндері бойынша (1.1 кесте) олар арқылы ағатын рұқсат етілетін I_к.рұқ. токты белгілеу керек. Жұмыста қолданатын резисторлардың шашырау қуаты Р = 2Вт тең деп алу керек. Есептеу үшін мынау кейіптемені қолдану керек

I_к.рұқ.  I_к.ном. =

I_к.ном. – к–резистордың номиналды тоғы.

Рұқсат етілген және өлшенген 1.3.4 п. сұлбаның тармақтарындағы токтардың мәндерін 1.5 кестеге енгізу керек.

1.5 К е с т е – Рұқсат етілген және нақтылы токтардың мәндері

 

1.3.9 Активтік екі ұштықтан пассивтік екі ұштыққа максималды қуаттың беріліс жағдайын тексеру керек. Ол үшін тұрақты R резистордың орнына ауыспалы резисторды қосу керек және оның мәнін 0-ден (қысқа тұйықталу ереже) -ге (бос жүріс ереже) өзгертіп, амперметрдің және вольтметрдің көрсеткіштерін жазып алу керек. Ауыспалы  R резистордағы бөлініп шығатын қуатты есептеу керек (P = I²R)    P = f  (I) тәуелділіктің графигін құру керек.

1.6 К е с т е – Ауыспалы резисторы бар тармақта өлшеудің нәтижелері

График бойынша P_max максималды қуатты және оған сәйкес I_max токты белгілеу керек. Бөлініп шығатын максималды қуат кезде жүктеменің кедергісін (ауыспалы резистордың) есептеу керек.   

R_жүк =.

Табылған шаманы 1.4.7 п. есептелген R_кір, мәнімен салыстыру керек. Активтік екі ұштықтан пассивтік екі ұштыққа максималды қуат берілістің жағдайлары туралы қорытынды жасау керек.

          

№2 зертханалық жұмыс. Бір фазалы синусоидалы токтың сызықты электр тізбегін зерттеу

 

Жұмыстың мақсаты: берілген жағдайларда тізбектің элементтерінің параметрлерін белгілеуге, синусоидалы токтың тармақталған тізбектерін есептеуге үйрету және дағдыларды иемдену.

 

2.1 Жұмысқа дайындық

Бақылау сұрақтарға жауап беру және зертханалық жұмыс өткізу туралы мәліметтің дайындамасын әзірлеу. Оның ішінде зерттелетін сұлбаның суреті және тәжірибелі мәліметтерді кіргізуге кестелер болу керек.

  

2.2 Бақылау сұрақтары

2.2.1 Уақыттың синусоидалы функцияның периоды Т, сызықты f   және бұрыштық  жиіліктері деп нені айтады? Олардың өзара байланысы қандай?

2.2.2 Токтың, кернеудің немесе ЭҚК-тің амплитудалық және әрекеттік мәндері арасында қандай байланыс?

2.2.3 Кедергілердің, өткізгіштердің және қуаттардың үш бұрыштары қандай болады?

2.2.4 Ом және Кирхгофтың заңдары дифференциалды түрде қалай жазылады?

2.2.5 Ом және Кирхгофтың заңдары комплекстік түрде қалай жазылады?

2.2.6 Индуктивтік  X_L және сыйымдылық  X_C кедергілердің жиіліктен тәуелділіктері қандай?

2.2.7 Токтардың және кернеулердің векторлық диаграммалардың салу тәртібі.

2.2.8 Кернеулердің топографиялық диаграммалардың салу тәртібі.

2.2.9 Комплекстік сандармен әрекет.

 

2.3 Жұмысты орындаудың бағдарламасы және тәртібі

2.3.1 Өзінің нұсқасының сұлбасына (сұлбаның нұсқасын оқытушы береді) келесі аралықта тізбектің элементтерін таңдау:

- R, R₁, және R₂ резисторлар                       - 200 .... 1000 Ом;

- L, L₁, және L₂ орауыштар                         - 20 …. 70 мГн;

- C, C₁, және C₂ конденсаторлар                - 0,1 . . 0,5 мкФ.

Қоректендіру көз ретінде жиілік дыбысты синусоидалы тербелену генераторын пайдалану керек. Тізбектің кірісінде шамасы 5 ... 10В U_кір кернеуді орнату керек. Қоректендіру кернеудің жиілігін  f  1500 ... 2500 Гц аралықта таңдап алу керек.

2.1 Сурет – Сұлбалардың нұсқалары

 

2.3.2 Тізбектің сұлбасын жинап, тармақтағы токтарды, элементтердегі кернеулерді және a мен b нүктелер арасындағы U_ab кернеуді өлшеп алу керек. Екінші тармақтағы элементтерді орындарын ауыстырып қайтадан U_ab кернеуді өлшеу керек. Мысал ретінде келтірілген сұлба 1 үшін 2.1 кесте сияқты кестеге өлшеудің нәтижелерін кестеге енгізу керек.

2.1 К е с т е - Өлшеудің нәтижелері

 

Бірінші немесе екінші токтың векторын тапсыруға алып, таңдалған ток масштабында m_i [мА/см] және кернеу масштабында m_u [В/см] тармақталған тізбектің токтарының және кернеулерінің векторлық диаграммаларын салу керек. Векторлық диаграмманың негізінде 2.3.2 п. қаралған сұлбаның екі нұсқасы үшін топографиялық диаграммаларды салу керек. Топографиялық диаграммалар арқылы тізбектің U_ab кернеуін белгілеу керек. Нәтижелерді тәжірибеден салыстыру керек.

2.3.3 2.3.2 п. мәліметтері бойынша Ом заңын қолданып,  R, X_L, X_C, кедергілердің шамаларын және элементтердің L индуктивтігінен C сыйымдылығын есептеу керек. Мысал ретінде келтірілген сұлба 1 үшін 2.2 кесте сияқты өлшеудің нәтижелерін кестеге енгізу керек.

2.2 К е с т е – Сұлба элементтерінің параметрлерінің шамалары

 

2.3.4 Табылған 2.3.3 п. кедергілердің шамалары бойынша Z₂₃ комплекстік кедергіні, ал содан кейін тізбектің Z_кір толық комплекстік кіріс кедергіні есептеу керек. Ом заңы бойынша тізбектің тармақтарындағы токтардың комплекстік мәндерін есептеу керек. Есептелген токтардың мәндерін тәжірибе арқылы табылған токтармен салыстыру керек. Тізбектің толық S, активтік P және реактивтік Q қуаттарын есептеу керек.

 

2.4 Жұмыс туралы қорытынды

Тізбектегі орындалған түрлендірудің баламалығына және есептеуіне тәжірибелік нәтижелердің айырмашылықтарына себеп болған жағдайларға көңіл салу керек.

 

№3 зертханалық жұмыс. «Жұлдызша-жұлдызша» қосылған үш фазалы электр тізбекті зерттеу

Жұмыстың мақсаты: «жұлдызша-жұлдызша» нөлдік сымы жоқ және нөлдік сымы бар сұлба бойынша қосылған жүйелердің негізгі қасиеттерін зерттеу.

 

3.1 Жұмысқа дайындық

Бақылау сұрақтарға жауап беру және зертханалық жұмыс өткізу туралы мәліметтік дайындамасын әзірлеу. Оның ішінде зерттелетін сұлбаның суреті және тәжірибелі мәліметтерді кіргізуге кестелер болу керек.

 

3.2 Бақылау сұрақтары

3.2.1 Жұлдызша сұлбаға қосылу деген не?

3.2.2 ЭҚК жүйесі симметриялы және симметриялы емес деген не?

3.2.3 Симметриялы және симметриялы емес жүктеме деген не ?

3.2.4 Фазалы және сызықты кернеу деген не? Олардың арасындағы байланыс.

3.2.5 Үш фазалы жүйеде нөлдік сымның маңызы;

3.2.6 Кернеулердің топографиялық және токтардың  векторлық диаграммаларын салудың тәртібі қандай?

 

3.3 Жұмыстың бағдарламасы және тәртібі

3.3.1 10 ... 20В аралықта оқытушының тапсыруы бойынша үш фазалы көздің ЭҚК-тердің фазаларында бірдей мәндерді орнату керек. 3.1 суреттегі сұлбаларға сәйкесті көздің фазаларын қосу керек. Әрбір сұлбада сызықты кернеулерді орнатып және өлшеп алу керек және 3.1 кестенің тәжірибе сызық жолына жүргізу керек.

3.1 Сурет – Үш фазалы көздің фазалар қосылудың сұлбалар нұсқаулары

 

Үш фазалы кернеулер блогында «*» таңбамен белгіленген көздің фазалар бастары сұлбада А, В және С әріптерімен белгіленген. Көздің фазалар аяқтары сәйкесті x, y және z әріптерімен белгіленген.

3.3.2 Тапсырылған фазалық ЭҚК-тердің мәндері бойынша 3.1 суреттегі әрбір сұлба үшін сызықты кернеулерді есептеу керек және оларды өлшенген мәндермен салыстыру керек. Есептерді топографиялық диаграммалармен жанамалау керек. Есептеудің нәтижелерін 3.1 кестенің есептеу сызық жолына кіргізу керек.

3.1 К е с т е – Көздің фазалар қосу сұлбаларын зерттеудің нәтижелері

 

3.3.2  3.2 суреттегі сұлба бойынша тізбекті жинау керек. Жүктеме ретінде ауыспалы кедергілердің блогындағы R1…R3 резисторларды пайдалану керек. Сұлбада жүктеменің фазалық және сызықтық токтармен кернеулердің мәндерін, а сонымен бірге U_nN  бейтараптағы  кернеуді өлшеу керек.

Жұмыстың келесі ережелері кезде өткізу керек:

-   симметриялы;

-   жүктеменің бір фазасының кедергісін екі есе азайтқанда;

-   сызықты сым үзілген кезде.

3.2 Сурет – «Жұлдызша-жұлдызша» қосылған үш фазалы тізбектің сұлбасы

Өлшеудің нәтижелерін 3.2 кестеге енгізу керек.

3.2 К е с т е – Бейтарап сымы жоқ сұлбадағы өлшеудің нәтижелері

Ереже	IA, мА	IB, мА	IC, мА	Uan, В	Ubn, В	Ucn, В	Uab, В	Ubc, В	Uca, В	UnN, В
Симметриялы
Фазаның кедергісі кішірейт.
Сызықты сым үзілген

 

3.3.4 Әрбір жұмыс ереже үшін 3.2 кестенің мәліметтері арқылы кернеулердің топографиялық және токтардың векторлық диаграммаларын салып, олардан жүктеменің және көздің бейтарап ығысудың U_nN кернеуін белгілеп өлшенген шамалармен салыстыру керек.

3.3.5 Төрт сымды тізбекті жинау керек. Ол үшін n және N нүктемелер арасына бейтарап сымды қосу керек. (3.2 суретте пунктир сызықпен көрсетілген). Фазалы және сызықты токтардың және кернеулердің мәндерін өлшеу керек.

Бейтарап сымдағы I_N токты өлшеп алу керек. Өлшеудің нәтижелерін 3.3 кестеге енгізу керек.

3.3.6 Оқытушының тапсыруы бойынша бейтарап сымы бар сұлбаның бір фазасына резистор R, екінші фазасына индуктивтік орауыш L және үшінші фазасына конденсатор С қосу керек. Көрсетілген элементтердің параметрлерін өзгертіп, жүктеме токтардың I_A, I_B және I_C бірдей әрекет мәндерін орнату керек.

Қажетті өлшеулерді өткізіп, нәтижелерді 3.3 кестенің «жүктеме R, L, С» жолға кіргізу керек. Индуктивтік орауыш L және конденсатор С орындарын ауыстырып өлшеуді қайталап, 3.3 кестенің «жүктеме R, L, С» жолына кіргізу керек.

3.3 К е с т е – Бейтарап сымы бар сұлбадағы өлшеудің нәтижелері

 

3.3.7 Әрбір ереже үшін 3.3 кестенің мәліметтері бойынша кернеулердің топографиялық және токтардың векторлық диаграммаларын салып, олардан бейтарап сымдағы I_N токты белгілеп, өлшенген мәндермен салыстыру керек.

 

3.4 Жұмыс туралы қорытынды

Үш фазалы көздердің фазаларын дұрыс қоспағанда мүмкін болатын салдарына көңіл салу керек, бейтарап сымның маңызына баға беру керек.

 

№4 зертханалық жұмыс. Бірінші және екінші дәрежелі сызықты электр тізбектеріндегі өтпелі процестерді зерттеу

 

Жұмыстың мақсаты: коммутацияның заңдарын тәжірибелі және электр тізбектің уақыт тұрақтысы , өшу коэффициент , еркін тербеленудің бұрыштық жиілігі  және периоды Т₀ үшін есептік ара қатынастарын тексеру. Сонымен бірге өтпелі процестің сипатына электр тізбектің параметрлерінің әсерін зерттеу.

 

4.1 Жұмысқа дайындық

Бақылау сұрақтарға жауап беру және зертханалық жұмыс өткізу туралы мәліметтің дайындамасын әзірлеу. Оның ішінде зерттелетін сұлбаның суреті және тәжірибелі мәліметтерді кіргізуге кестелер болу керек.

 

4.2 Бақылау сұрақтары

4.2.1 Қандай процес өтпелі деп аталады және қандай тізбекте олар байқалады?

4.2.2 Коммутация заңдардың мағынасы неде?

4.2.3 Электр тізбектің уақыт тұрақтысы деп нені атайды?

4.2.4 Тізбектің RC және RL параметрлерінен уақыт тұрақтысы қалай тәуелді?

4.2.5 Қандай өтпелі процесс апериодиқалы, ал қандай тербелену деп аталады? Олар пайдалану болудың жағдайлары қандай?

4.2.6 RLС контурдың аумалық кедергісін қалай есептейді?

4.2.7 Қалай есептеледі және тәжірибелі  белгіленеді еркін тербеленудің өшу коэффициенті  , бұрыштық жиілігі және периоды Т₀?

4.2.8 Өтпелі процестің апериодикалы және тербелену түрде болғанда электр тізбектің  уақыт тұрақтысын қалай есептеуге болады?

4.2.9 u_C(t) суреті байынша тізбектің уақыт тұрақтысын қалай белгілеуге болады?

 

4.3 Жұмысты орындаудың бағдарламасы және тәртібі

Жұмыста реттелетін тұрақты кернеудің, ауыспалы сыйымдылықтардың, ауыспалы индуктивтіктердің және ауыспалы кедергілердің блоктары, электронды кілт, терушілік аланның элементтері және осцилограф пайдаланады. Электронды кілт 50Гц жиілікпен ауыстырып қосылады (ішкі синхрондау кезде) және периодикалы қайталанатын процесті құрады. Бір себептен өтпелі процесс кезіндегі кернеудің лезді мәндерінің қисықтарын осциллограф арқылы көрсетуге рұқсат етеді.

4.3.1 Бірінші дәрежелі тізбекте конденсатордың активтік кедергіге разрядталу (RС тізбек) өтпелі процесті зерттеу. Жұмысты пайдаланатын R₁ және  R₂ резисторлар, конденсатордың сыйымдылығы С 4.1 кестеде үш нұсқада көрсетілген. Қоректендіру көздің кернеуі U = 20В.

4.1 К е с т е -  R₁, R₂ және С параметрлердің нұсқалары

4.1 Сурет – RC тізбекті зерттеу үшін сұлба

 

4.3.2 4.1 суреттегі сұлба бойынша тізбекті жинау керек. Конденсатор ретінде ауыспалы сыйымдылық блогын (0,01…9,99 мкФ), R₁ резистор ретінде – кедергілер блогының R₁ кедергісін, R₂ резистор ретінде – ауыспалы кедергілердің блогын (1…999 Ом) пайдалану керек. Кернеудің u_C(t) және токтың i_C(t) асциллограммаларын байқап, тізбектегі өтпелі процесті зерттеу керек.

Осциллограф арқылы тікелей токтың лезді мәндерінің қисығын байқауға мүмкіншілік жоқ. Мұның себебі – осциллографтың кіріс кедергісі өте үлкен, ол вольтметр сияқты кернеуді өлшеуге сұлбаның элементіне параллельді қосылады. Активтік кедергіде кернеудің және токтың уақыт бойынша өзгеру заңдары бірдей екенін пайдалануға болады (i_R = u_R/R). Сонымен конденсатормен тізбектеп қосылған R₂ резистордағы кернеуді осциллографтың кірісіне қосып m_y/R₂, масштабта (m_y - осциллографтың тіктік бойынша, яғни В/бөл бөлік бағасы) конденсатор тогының лездік мәндерінің қисығын байқауға болады.

Осциллографтың типтік бойынша m_y (В/бөл) және көлденең бойынша m_x(мс/бөл) масштабтарымен пайдаланып, конденсатордың кернеуінің разрядталу процесінің басындағы мәнін  i_C(0), разрядтың уақыт тұрақтысын белгілеу керек.

Кілт К ажырап тұрғанда конденсатор R₁ және  R₂ резисторлар арқылы зарядталады. 4.2 суретте тізбектің бұл күйіне t=0 солға қарай 10 мс тең уақыт аралық сәйкес, яғни кілттің  f = 50 Гц ауысып қосу жиілігінің жарты периодына сәйкес.

Конденсатордың разряд тізбегі кілт К тұйықталған кезде құрылады.

4.2 суретте тізбектің бұл күйіне t=0 оңға қарай 10мс тең уақыт аралық сәйкес.

Тәжірибеден  уақыт тұрақтысын белгілеудің екі әдісі:

а) токтың немесе кернеудің бір-бірінен е есе айырмашылығы бар екі лезді мәндерінің арасындағы уақыт аралықтең (е = 2,718);

б) экспонентаның асимптотасы бойынша алынған жанаманың t билікке проекциясының ұзындығы  тең. Бұл әдіс 4.2 суретте көрсетілген. Өлшеудің нәтижелерін 4.2 кестеге енгізу керек.

4.2 К е с т е – 4.1 суреттегі сұлбаны зерттеудің нәтижелері

         

4.2 Сурет – RC тізбектегі u_C(t) и i_C(t) лезді мәндерінің қисықтары

 

4.3.3 Осцилографтың экранынан u_C(t) и i_C(t) калькаға түсіріп алып, 4.2 суреттегі келтірілген сияқты мәліметте көрсету керек.

4.3.4 Қоректендіру көздің кернеуі U, R₂ резистордың кедергісі және C сыйымдылығы бойынша i_C(0), u_C(0) және  мәндерін есептеу керек. Оларды 4.2 кестенің «есеп» сызық жолына кіргізу керек. Есептеу және тәжірибе арасындағы айырмашылық қателігін , % белгілеу керек.

4.3.5 Индуктивтік орауышпен қосылған активтік кедергіге конденсатор разрядталған кездегі екінші дәрежелі тізбекте өтпелі процесті зерттеу. Зерттелетін сұлба 4.3 суретте келтірілген.

Өтпелі процестің апериодикалы күйінің шекті жағдайын белгілейтін R_аум аумалы активтік кедергіні есептеу керек. L және С мәндері 4.3 кестеге үш нұсқалар үшін берілген.

 

 

  

4.3 Сурет -  RLС тізбекті зерттеу үшін сұлба

 

4.3 К е с т е – Тапсырудың нұсқалары

4.3.6   үшін өшу коэффициент , электр тізбектің уақыт тұрақтысы , еркін тербеленудің бұрыштық жиілігі  және периоды Т₀ есептеу керек. Мұнда - разряд тізбектің қосынды активтік кедергісі, орауыштың R_ор және қосымша R_қос кедергілерін есепке алатын кедергі. Сонымен, R_ор өлшеп алып, қосымша кедергіні R_қос= - R_ор есептен алу керек.

4.3.7 Зерттелетін тізбекті жинап, элементтердің тапсырылған параметрлерін орнату керек: R_қос ауыспалы кедергілердің блогында,  L және С ауыспалы индуктивтік және ауыспалы сыйымдылық блоктарында.

Осциллографтың экранында u_C(t) және i(t) зерттеліп жатқан қисықтардың кескіндерін алу керек. Конденсатормен тізбектеп қосылған R_қос кедергідегі кернеуді осциллографтың кірісіне қосып, m_y/R_қос масштабта конденсатордың  лезді тоғының мәндерінің қисығын бақылауға болады, мұнда m_y – тіктік бойынша осциллографтың бөлік бағасы (В/бөл).

Табылған қисықтар бойынша еркін тербеленудің  өшу коэффициентін,  бұрыштық жиілігін және Т₀ периодын белгілеу керек.  белгілеген кезде зерттеліп жатқан қисықтың А₁ және А₂ екі көршілес амплитудаларын өлшеп алу керек. Бір таңбалары бар екі көршілес амплитуда бір-бірінен Т₀ тербелену периодына тең уақыт аралықта жатады (4.4 суретке қараңыз). Бұл жағдайда еркін тербеленудің  өшу коэффициентінің  және  бұрыштық жиілігінің тәжірибелік мәндерін келесі кейіптемелер арқылы есептеуге болады

  и  .

Табылған  мәні бойынша электр тізбектің уақыт тұрақтысының тәжірибелік мәнін есептеу керек, яғни .

Есептеудің және тәжірибенің нәтижелерін 4.4 кестеге енгізу керек. Нәтижелердің қажеттіліктерін , % есептеу керек.

4.4. К е с т е – RLС тізбекті зерттеудің нәтижелері

 

4.3.8 Осциллографтың экранынан u_C(t) және i_C(t) қисықтарын өтпелі процесс тербелену күйде болғанда калькаға түсіріп алып, 4.4 суретте келтірілгендей мәліметте көрсету керек. u_C(t) және i_C(t) қисықтар бойынша коммутация заңдарының орындалуын тексеру.

4.3.9 R_қос кедергіні үлкейтіп, конденсатордағы u_C(t) кернеудің осциллографтың экранында кескіні бойынша өтпелі процестің аумалы ережесін анықтау керек. Бұл ережеде конденсатор разрядталған кезде u_C(t) кернеудің таңбасы өзгермейді.

Бұл ережеге сәйкес R_қос= R_аум – R_ор мәнін жазып алып, оны 4.3.5 п. есептелгенімен салыстыру керек. Есептеудің және тәжірибенің нәтижелерін 4.4 кестеге енгізу керек.

4.3.10  R_қос= R_аум – R_ор мәнін орнатып өтпелі процестің апериодикалы күйі кезінде u_C(t) және i(t) қисықтарды түсіріп алу керек. Мәліметте сурет ретінде келтіру керек.

 

4.4 Сурет -  RLС тізбектегі конденсатордың разряд кезіндегі u_C(t) және i_C(t) лезді мәндерінің қисықтары

 

4.5 Жұмыс туралы қорытынды

R, L және С параметрлердің мәндерінің өтпелі процестің күйіне әрекет жасауы туралы қорытынды істеу керек.

 

№5  зертханалық жұмыс. Бір фазалы трансформаторды сынау

 

Жұмыстың мақсаты: бір фазалы трансформатордың жұмысымен, жұмыс принципімен, сипаттамаларымен және зерттеу әдістерімен танысу.

 

5.1 Жұмысқа дайындық

Бақылау сұрақтарға жауап беру және зертханалық жұмыс өткізу туралы мәліметтің дайындамасын әзірлеу. Оның ішінде зерттелетін сұлбаның суреті және тәжірибелі мәліметтерді кіргізуге кестелер болу керек.

 

5.2 Бақылау сұрақтары

5.2.1 Трансформатордың тағайындалуы.

5.2.2 Бір фазалы трансформатордың құрылысы және әрекет принципі.

5.2.3 Қандай мақсатпен трансформатордың бос жүріс тәжірибесі өткізіледі?

5.2.4 Неге қысқа тұйықталу тәжірибеде трансформатордың өзекшесіндегі шығатындарды ұнатпауға болады?

5.2.5 Трансформатордың Т-сияқты алмастыру сұлбасының параметрлерін қалай белгілеуге болады?

5.2.6 Трансформатордағы шығындар және оларды анықтау.

5.2.7 Трансформатордың сыртқы сипаттамасына жүктеменің  түрі қандай әсер етеді?

 

5.3 Жұмыс орындаудың бағдарламасы және тәртібі

5.3.1 Жұмыс орындау кезде қолданатын стендтің құралдарымен және аспаптарымен танысу керек.

5.3.2 Трансформатордың бос жүріс тәжірибесі

5.1 суретте келтірілген сұлба бойынша трансформатордың бос жүріс тәжірибесін өткізу үшін электр тізбекті жинау керек.

Зерттелетін трансформатордың қоректендіруі реттелетін синусоидалы кернеу көзінен өткізіледі.

 

 

5.1 Сурет – Бос жүріс тәжірибесінің сұлбасы

 

Трансформатордың біріншілік орамасында номиналды кернеуді орнатып, 5.1 кестеге аспаптардың көрсеткіштерін кіргізу керек.

5.1 К е с т е – Трансформатордың бос жүріс тәжірибесі

Өлшеу				Есептеу
U1, В	U2, В	I0, Вт	P0, Вт	S0, ВА	Q0, вар	z0, Ом	R0, Ом	x0, Ом	cos	i0, %	k

 

Бос жүрісті тәжірибе бойынша өлшеудің нәтижелерінен белгілеу керек:

-   трансформатордың трансформация коэффициентін

                                                                                               (5.1)

-   бос жүріс кезде трансформатордың қуат коэффициентін

                                                                                   (5.2)

-   магниттеу контурдың параметрлерін

   ,     ,       .                                          (5.3)

-   бос жүріс токтың салыстырмалы мәнін

                                  i₀, % = (I₀/I_ном ) 100%                                  (5.4)

Бос жүріс тәжірибе біткеннен кейін U₁ кернеуді нөлге тең етіп, стендті желіден ажырату керек.

5.3.3 Трансформатордың қысқа тұйықталу тәжірибесі

Тәжірибені трансформатордың біріншілік орамасында кернеуді төмендеткен кезде өткізеді. Кернеуді нөлден бастап бірте-бірте өсіріп біріншілік және екіншілік орамаларда токтардың мәндері номиналды болғанға дейін, яғни I_1к =  I_1ном және  I_1к = I_2ном .

 

5.2 Сурет – Қысқа тұйықталу тәжірибесінің сұлбасы

 

Қысқа тұйықталу тәжірибесін өткізу үшін 5.2 суретте көрсетілген электр тізбектің сұлбасын жинау керек. Трансформатордың қоректендіру кернеуін нөлге тең етіп ажыратқыш  А қосып, тәжірибені өткізу керек. Өлшенген шамаларды 5.2 кестеге енгізу керек.

5.2 К е с т е – Қысқа тұйықталу тәжірибесі

Өлшеу				Есептеу
U1қ, В	I1қ, А	I2қ, А	Pқ, Вт	Sқ, ВА	Qқ, вар	zқ, Ом	Rқ, Ом	xқ, Ом	cos	Uқ, %

 

Қысқа тұйықталуды тәжірибе бойынша өлшеудің нәтижелерінен белгілеу керек:

-   трансформатордағы электр шығындарды

                                           Р_эқ  Р_қ                                                            (5.5)

-   толық S_қ және реактивтік Q_қ қысқа тұйықталудың қуаттарын

                                          S_қ = I_1қU_1қ ; Q_қ =                                 (5.6)  

-   трансформатордың қысқа тұйықталу кездегі қуат коэффициентін

                                                                                             (5.7)

-   трансформатордың алмастыру сұлбаның параметрлерін

,    ,                             (5.8)

-   пайыз бойынша қысқа тұйықталудың кернеуін

                                                                                        (5.9)

5.3.4 Жүктеме кезде трансформаторды сынау

5.3 Сурет – Жүктеме кезінде трансформаторды сынаудың сұлбасы

 

5.3 суретте келтірілген сұлбаның электр тізбегін жинау керек.

Жүктеме ретінде трансформатордың екіншілік орамасының шықпаларына R_ж реостатты қосу керек. Ажыратқыш А қосып трансформатордың біріншілік орамасында номиналды U₁ = U_2н кернеуді орнату керек. Жүктемелік кедергіні өзгертіп, төрт-бес өлшеуді өткізу керек.

Біріншілік орамасының кернеуін тұрақты етіп ұстау керек.

Өлшеудің нәтижелерін 5.3 кестеге жазып алу керек.

5.3 К е с т е – Жүктеме кезде трансформаторды сынау

№ қ.б.	Өлшеу				Есептеу
	U1н, В	I1, В	P1, Вт	U2, В	I2, А	S1, ВА	P2, Вт	cos
1 2 3 4 5

 

Өлшеу нәтижелерден белгілеу керек:

-         трансформатордың жүктемелік коэффициентін

                                          I₂ / I_2н                                                          (5.10)

-         жүктеменің активтік қуатын

                                          P₂=U₂ I₂ cos                                                  (5.11)

жүктеменің кедергісі активтік болғандықтан cos=1;

-         трансформатордың кірісіндегі толық қуатын

                                         S₁ = U_1н I₁                                                          (5.12)

-         трансформатордың пайдалы әрекет коэффициентін

                                     (5.13)

-         трансформатордың қуат коэффициентін

                                   cos = P₁ / S₁                                                          (5.14)

Есептелген және өлшенген мәліметтер бойынша бірыңғай координат жүйесінде сыртқы U₂ = f (I₂)  және  I₁ = f  (I₂) ,    = f  (I₂ ) , cos= f  (I₂)   жұмыс сипаттамаларды салу керек.

Жүктелген трансформатордың параметрлерін көрсетіп, алмастыру сұлбасын салу керек.

 

№6 зертханалық жұмыс. Қуаты шексіз тораппен синхронды генераторды параллельді жұмысқа қосу

 

Жұмыстың мақсаты: үш фазалы синхронды генератордың құрылысымен, тораппен параллельді жұмысқа қосу әдістерімен, активтік және реактивтік қуаттарды реттеумен танысу.

 

6.1 Жұмысқа дайындық

Бақылау сұрақтарға жауап беру және зертханалық жұмыс өткізу туралы мәліметтің дайындамасын әзірлеу. Оның ішінде зерттелетін сұлбаның суреті және тәжірибелі мәліметтерді кіргізуге кестелер болу керек.

 

6.2 Бақылау сұрақтары

6.2.1 Үш фазалы синхронды генератордың құрылысы және әрекет принципі.

6.2.2 Синхроноскоптың тағайындалуы

6.2.3 Синхронды генераторды тораппен параллельді жұмысқа қосу үшін қандай шарттарды орындау керек?

6.2.4 Синхронды генератордың активтік қуатын тораппен параллельді жұмысқа қосқан кезде қалай өзгертуге болады?

6.2.5 Синхронды генератордың реактивтік қуатын тораппен параллельді жұмысқа қосқан кезде қалай өзгертуге болады?

6.2.6 Синхронды машинаның генератор ережесінен қозғалтқыш ережесіне өтуін қалай іске асырады?

 

6.3 Жұмыс орындаудың бағдарламасы және тәртібі

6.3.1 Стендтің құралдарымен және аспаптарымен танысу керек. Электр машиналардың паспорт мәліметтерін жазып алу керек.

6.3.2 Дәл синхронизация әдісі бойынша тораппен параллельді жұмысқа синхронды генераторды дайындау және қосу.

Синхронды генераторды тораппен параллельді жұмысқа қосқан кезде келесі шарттарды орындау керек:

1. Қосылатын генератордың кернеуі тораптың кернеуіне тең болу керек (U_г=   U_т);

2. Генератордың жиілігі тораптың жиілігіне тең болу керек ( f_г  =  f_т);

3. Генератордың және тораптың фазаларының алмастыруы бірдей болу керек ( A_г- B_г - C_г  және  A_т - B_т - C_т );

4. Генератордың U_г және тораптың U_т кернеулері кері фазада болу керек.

Кернеулердің теңдігі синхронды генератордың қоздыру тоғын реттеу арқылы жасалады және V₂ вольтметрмен бақыланады. Генератордың жиілігін өзгерту біріншілік қозғалтқыштың  айналу жиілігін өзгерту арқылы мына кейіптеме бойынша жасалады

                                                    f_г = pn / 60                                                                     (6.1)

мұнда       f_г – генератордың жиілігі, Гц;

p – генератордың жұп полюстерінің саны;

          n  - генератордың айналу жиілігі, айн/мин.

Фазалардың алмасуларының дұрыстығы және полярлығы лампалы (Л₁,Л₂,Л₃) және электромагнитті (S_n) синхроноскоптрлар арқылы бақыланады. Зерттеудің сұлбасы 6.1 суретте келтірілген.

Алдын ала «жарық өшу» (6.2 сурет) немесе «жарық айналу» (6.3 сурет) әдісі бойынша сұлбаны жинау керек. Содан кейін кернеуі U_т және жиілігі  f_т вольтметр V₁ және жиілік өлшегіш Hz₁ – өлшенетін торапты қосқыш К₄ арқылы қосу керек. Қосқыш К₂ қосып А₁ амперметр арқылы генератордың ҚО_г арқылы минималды токты орнату керек.

Синхронды генератордың жетегі қозғалтқыш ретінде параллельді қоздырылатын тұрақты токтың қозғалтқышы пайдаланады. Қозғалтқышты жұмысқа қосудың алдында R_ж жіберу реостаттың кедергісі максималды екенін тану керек. Қосқыш К₂ қосып R_ж реостатты ырғақты шығару керек. Содан кейін қозғалтқыштың қоздыру орама тізбегіндегі R_қ.қ. реостатпен f_г = f_т жиіліктердің теңдігіне сәйкесті айналу жиілікті орнату керек. Аяғында генератордың қоздыру орама тізбегінде R_қ.г. реостатпен қоздыру токты генератордың шықпаларындағы U_г кернеу қоректендіру көздің U_т кернеуіне тең болғанша (U_г = U_т) үлкейту керек. Генератордың кернеуі мен жиілігі вольтметр V₂ және жиілік өлшегіш Hz₂ арқылы бақыланады.

 

 

6.1 Сурет – Синхронды генераторды қосу сұлбасы

 

Генераторды шексіз қуаты бар тораппен (ШҚ торап) параллельді жұмысқа қосудың барлық шарттары орындалған кезде дәл синхронизацияның мезгілі лампалы ( Л₁, Л₂, Л₃)  және электромагниттік (S_n)  синхроноскоптар арқылы белгіленеді. Синхроноскопты «жарық өшу» сұлбасы бойынша пайдаланған кезде (6.2 сурет) әрбір шам белгілі фазаның үзілісіне К₃ қосқышқа параллельді қосылады. Синхронизацияның мезгілі үш шам өшкен кезге сәйкес. Шамдардың жанғаны және өшкені сирек болғанына (арасы 5-7с) жету керек. Бұл жағдайды орындау үшін біріншілік қозғалтқыштың айналу жиілігін өзгерту керек.

                     

                             6.2 Сурет                                                  6.3 Сурет

 

«Жарық айналу» әдісі бойынша дәл синхронизация кезінде 6.3 суреттегі сұлба қолданады. К₃ қосқыштың қосудың қолайлы мезгілі генератордың және тораптың аттас фазаларына шам Л₁  сөнеді, ал әртүрлі фазалардың арасына қосылған Л₂ және Л₃ шамдар бірдей жарықтықпен жанып тұрады.

6.3.3 Активтік қуатпен жүктелген генератор

Параллельді жұмысқа қосылған генератордың активтік қуатын өзгерту жетегі қозғалтқыштың айналдыру иін күшін өзгерту арқылы болады. Синхронды генератордың электромагниттік қуаты тең

                                                                                       (6.2)

мұнда m – фазалар саны;

Е – генератордың ЭҚК-і, В;

U – тораптың кернеуі, В;

x – генератордың индуктивтік кедергісі, Ом;

 - генератордың кернеумен ЭҚК-тің арасындағы басты фазалардың ығысу бұрышы.

Бұл кейіптемеде қоздыру ток тұрақты sin-дан басқа шамалар тұрақты болады, яғни Р_ЭМ  шамасы sin тұра пропорционалды.

Жетегі қозғалтқыштың иін күшін үлкейткенде (М = C_М I_д Ф_д), яғни генераторға берілетін механикалық қуатты үлкейткенде, ротордың айналу жиілігі статордың магнит өрісінің айналу жиілігінен озады, бұрыш  және Р_ЭМ  үлкейеді. Бұл тәжірибені өткізу үшін алдымен  R_ққ  реостатпен жетегі қозғалтқыштың иін күшін реттеп, синхронды генератордың активтік қуатын Р=0 етеді (бос жүріс ереже). Содан кейін синхронды генератордың I_қг қоздыру тоғын реттеп, I статор тоғын нөлге тең етіп алады. Келешекте генератордың қоздыру тоғын I_қг = const етіп ұстайды. Жетегі қозғалтқыштың айналу иін күшін өзгертіп, синхронды генераторды баптап,  Р = 0 тең Р = Р_ном тең етіп жүктейді де, 5-6 аспаптардың көрсеткіштерін 6.1 кестеге кіргізеді.

6.1 К е с т е – Генератордың активтік қуатының өзгеруі

 

Өлшеудің нәтижелері арқылы табу керек

                                                                                             (6.3)

Өлшенген және есептелген мәліметтер бойынша бір координат жүйеде I=ƒ(Р) және  сosφ = f(Р) тәуелділіктерді салу керек.

6.3.4  Синхронды генератордың  U-сияқты сипаттамаларды түсіру

U-сияқты сипаттамалар реактивтік қуаттың тұрақты кезінде  I  статор токтың генератордың  I_қг  қоздыру токтан тәуелділігі, яғни

I = f (I_қг)    Р = const (немесе М = const) кезде.

U-сияқты сипаттамалар жұмыстың екі ережесі кезде түсіріледі: бос жүріс Р = 0 және жүктеме Р =0,25Р_ном кезде. W ваттметрдің және А₂ амперметрдің көрсеткіштері бойынша R_ққ реостатпен Р = 0 және R_қг  реостатпен  I = 0 орнату керек.

Тәжірибенің мәліметтерін 6.2 кестеге жазып алу керек.

6.2 К е с т е - U-сияқты сипаттамалар

 

Генератордың қоздыру тоғын I = I_ном - ға дейін үлкейтуге керек, жол бойы үш-төрт нүкте үшін аспаптардың көрсеткіштерін жазып алу керек. Содан кейін бастапқы нүктеге (I = 0, Р = 0) қайтып келіп, R_қг реостатпен қоздыратын токты азайтып, сипаттаманың бірнеше нүктелерін алу керек. Тәжірибе өткізгенде жетегі қозғалтқыштың қоздыру тоғын өзгерту арқылы генераторды торапқа беретін қуат Р = 0 етіп ұстап тұру керек.

Жүктеме ережесіне U-сияқты сипаттаманы түсіру үшін алдымен I = 0 және Р = 0 орнатып алу керек. Содан кейін R_ққ реостатпен  Р =0,25Р_ном , ал  R_қг реостатпен I  токты минималды ету керек. Бұл жүктеме ережені есептеудің бастапқы нүктесі болады. Әрі қарай U-сияқты сипаттамалар бос жүріс ережесі сияқты түсіріледі.

6.2 кестенің мәліметтері бойынша Р = 0 және Р =0,25Р_ном ережелер үшін U-сияқты сипаттамаларды салу керек.

6.3.5 Генераторды қозғалтқыш ережеге аудару

R_қг және R_ққ реостаттардың көмегімен I = 0, Р = 0 орнатады. Содан кейін К₁ қысқышты ажыратып жібереді. Бұл жағдайда синхронды генератор жетегі қозғалтқыштан айырылып бұрынғы бағытта инерция бойынша айналады, бірақ енді айналдырушы иін күшті құру үшін генератор электр энергияны тораптан тұтынады. Ол туралы ваттметрдің тілі қайшы бұрылғаны көрсетеді, яғни синхронды генератор қозғалтқыш ережеге өткені.

 

№ 7 зертханалық жұмыс. Параметрлік кернеу тұрақтандырғышы (стабилизатор) бар бір фазалы қоректендіру көзін зерттеу

 

Жұмыстың мақсаты: бір фазалы көпірлік түзеткіші және параметрлік кернеу тұрақтандырғышы бар қоректендіру көздің құрылым сұлбасын зерттеп білу.

Түрлендіру техниканың ұғымдарымен, қоректендіру көздің сұлбасының негізгі элементтердің сипаттамалары мен және тағайындарымен танысу.

Қоректендіру көздің әртүрлі бөлшектеріндегі кернеу қисықтардың осциллограммаларын тұрақтандырғышы бар және жоқ түзеткіштердің сыртқы сипаттамаларын түсіру керек.

Сызбаларды және мәлімдемені құрастыру керек.

 

7.1 Негізгі ережелер

С_ф  сыйымдылық сүзгілері бар бір фазалы бір және екі жарты периодты түзеткіштердің сұлбалары 7.1 суретте келтірілген.

Бір жарты периодты сұлба үшін түзетілген кернеудің лезді мәндері 7.2 суретте келтірілген.

Екі жарты периодты сұлба үшін түзетілген кернеудің лезді мәндері 7.3 суретте келтірілген.

Сүзгінің сыйымдылығын келесі кейіптеме арқылы есептеуге болады

                                                               (7.1)

мұнда  f _{нег.гарм} – түзетілген кернеудің негізгі гармониканың жиілігі.

Бір фазалы бір жарты периодты сұлба үшін f _{нег.гарм}=50Гц, екі жарты периодты сұлба үшін  f _{нег.гарм} =100Гц.

Бір фазалы көпірлік және параметрлік кернеу тұрақтандырғышы бар қоректендіру көздің сұлбасы 7.4 суретте келтірілген.

VD₁ … VD₄ диодтар түзеткіштің бір фазалы көпірлік сұлбасын құрады С₁, С₂ сыйымдылықтар және R_бал резистор жиілігі 100 Гц шығыс кернеудің толықсуын басуға керек тегістеуші сүзгіні құрады. R_бал резистордан және VD₅ стабилитроннан құралған параметрлік кернеу тұрақтандырғыш қоректендіру тораптың кернеуі, айналадағы ортаның температурасы өзгергенде және басқа жағдайлар әрекет істегенде R_ж жүктемеде тұрақты кернеуді сүйемелдеу үшін қолданады.

Тұрақтандырғыштың кірісіндегі  U₀ кернеу өскенде стабилитрон арқылы өтетін ток кенет өседі, ал бұл жағдай R_бал резистор арқылы токтың өсуіне және сәйкесті кернеудің өсуіне  келтіреді. Стабилитрондағы және жүктемедегі кернеу өзгермей қалады. Кіріс кернеу азайған кезде R_бал резисторда кернеу түсу азаяды, ал стабилитрондағы және жүктемедегі кернеу өзгермей қалады.

Жүктеме токтан тәуелді кернеудің тұрақтандыру коэффициентімен сипатталады

                                                                           (7.2)

мұнда R_д – стабилитронның дифференциалды кедергісі.

Тұрақтандыру коэффициенті стабилитронның кірісіндегі кернеудің салыстырмалы өзгеруі оның шығысындағы кернеудің салыстырмалы өзгеруінен үлкендігі көрсетеді.

Толықсуды басудың коэффициенті стабилизатордың сүзгілік қасиеттерін сипаттайды. Ол сүзгінің кірісіндегі кернеудің толықсуының салыстырмалы мағынасы жүктемедегі кернеудің толықсуының мағынасынан асқанын  көрсетеді

                                                                                        (7.3)

мұнда  - стабилитронның кірісіндегі және шығысындағы кернеудің толықсуының амплитудалық мәндері (айнымалы құрастырушылары),

   U₀,  U_н – стабилитронның кірісіндегі және шығысындағы кернеудің орташа мәні (тұрақты құрастырушылары).

Кернеудің тұрақтандыруының сапасын сипаттайтын жоғары айтылған параметрлердің басқа мұндай құрылғылар ішкі кедергімен, тұрақтандырудың температуралық коэффициентімен және пайдалы әрекет коэффициентімен бағаланады.

 

7.2 Жұмысқа дайындық

Зертханалық жұмысты өткізу туралы дайындаманы өткізу. Онда зерттелетін сұлбалар және сәйкесті кіріс және шығыс дабылдардың сызбаларын салу керек.

Өзін-өзі тексеру үшін сұрақтарға жауап беру керек (7.6 пункт).

 

7.3 Жұмыс орындаудың бағдарламасы және тәртібі

7.3.1 Бір фазалы түзеткіштерді зерттеу

7.3.1.1   7.1 а) – суретте келтірілген бір фазалы бір жарты периодты түзеткіштің сұлбасын жинау керек.

  U_кір  =10…15В,    VD – КД 103А,     R_ж = 300…1000 Ом,     C = 25…50мкФ

                           

а) - бір жарты периодты                          б) - екі жарты периодты (көпірлік сұлба)

 

7.1 Сурет – Сыйымдылық бар бір фазалы түзеткіштердің сұлбалары

 

                    

 

     

 а) - сыйымдылық сүзгіссіз                       б) - сыйымдылық сүзгімен

 

7.2 Сурет – Бір жарты периодты сұлба үшін түзетілген кернеудің лезді мәндердің қисықтары

                                         

           а) - сыйымдылық сүзгісіз                               б) - сыйымдылық сүзгімен

 

7.3 Сурет – Екі жарты периодты сұлба үшін түзетілген кернеудің лезді мәндерінің қисықтары

 

Конденсатор С_с жоқ кезде түзеткіштің кіріс және шығыс кернеулерінің осциллограммаларын түсіріп алу керек. Түзетілген кернеудің амплитудалық шамасын белгілеу керек. U_ж шығыс кернеудің және I_ж жүктеме токтың мәндерін өлшеп алыңдар.

С_с конденсаторды қосыңдар. Түзеткіштің кіріс және кернеулердің осциллограммаларын түсіріңдер. U_ж шығыс кернеудің және  I_ж  жүктеме токтың мәндерін өлшеп алыңдар. Бұл мәндерді конденсатор жоқ кездегі мәндермен салыстыру керек.

7.1 б) – суретте келтірілген бір фазалы екі жарты периодты көпірлік сұлбаны жинаңдар.

U_кір=10…15В,  VD₁…VD₄ – КД 103А,   R_ж = 300…1000Ом,    C = 25…50мкФ

Алдындағы пункттегі өлшеулерді қайталаңдар.

7.3.2 Қоректендіру көздің сұлбасын зерттеу

7.4 суретте келтірілген қоректендіру көздің сұлбасын жинаңдар.

U_вх=10…15В, VD₁…VD₄ – КД 103А, VD₅ – КС 213Б, R_бал = 50Ом,

R_ж = 250…1000Ом, C₁ = C₂ = 25…50мкФ

7.4 Сурет – Қоректендіру көздің қағидалы сұлбасы

 

X₃ – X₄ және X₆ – X₇ нүктелерде кернеулердің осциллограммаларын түсіру керек. Осциллграммалар бойынша k_бас толықсуды басатын коэффициентті белгілеу керек. Табылған көрсеткіштер арқылы k_тұр тұрақтандыру коэффициентін белгілеу керек.

Жүктеменің кедергісі өзгерген кезде жүктеме ток I_ж өзгереді, сонымен бірге шығыс кедергі U_ж  өзгереді. Жүктеменің орташа мәнінен кернеудің орташа мәніне тәуелділігі, яғни U_ж = f (I_ж) сипаттама қоректендіру көздің сыртқы (жүктемелік) сипаттамасы деп аталады. Сыртқы сипаттаманы түсіргенде R_ж жүктеменің кедергісін 1000Ом-нан 250Ом-ға дейін өзгерту керек.

Сұлбадан VD₅ стабилитронды шығарып, қайтадан қоректендіру көздің сыртқы сипаттамасын түсіріп, екі сыртқы сипаттаманы бір суретке құру керек. Табылған сыртқы сипаттамаларды өзара салыстырыңдар .

 

7.4 Әдістемелік нұсқаулар

Түзетілген кернеудің толықсуының амплитудалық шамасы осциллографтың кірісінің жұмыс ережесінің ауыстырып қосқышы – «айнымалы кернеу» (~) қалыпта болғанда осциллограммалар бойынша өлшенеді. Бұл жағдайда кіріспен тізбектеп сыйымдылық қосылады, кіріс дабылдан тұрақты құрастырушыны болғызбауға U₀,  U_ж кернеулердің  және I_ж токтың тұрақты құрастырушылары ауыстырып қосқыш тұрақты шамаларды (DC) өлшеу ережедегі қалпында болғанда вольтметрмен және амперметрмен өлшенеді. Бұл шамалардың айнымалы құрастырушылардың шамалары (AC) өлшеу ережедегі қалпында ауыстырып қосқыш болғанда өлшенеді.

 k_тұр және k_бас коэффициенттер (7.2) және (7.3) кейіптемелер арқылы белгіленеді.

 

7.5 Өзін-өзі тексеру сұрақтары

7.5.1  R_бал резистордың тұрақтандырғыштың сұлбасында маңызы қандай?

7.5.2 Параметрлік тұрақтандырғыштың активтік жүктемеге істеген кезде сыртқы сипаттаманың еңкеюін түсіндіру керек.

7.5.3 7.1 суретте көрсетілген сұлбалар үшін бір шыңнан  екінші шыңға дейін кернеудің толықсуы ΔU=1В тең жүктеме ток I_ж =100мА және жиілік f= 50Гц кезде сүзгінің С_с конденсатордың сыйымдылығын есептеңіздер.

7.5.4 U_кір  = 10…15В,   U_ст = 13В,   R_ж = 300…1000Ом және  I_ст.min = 5мА кезде тұрақтандырғыштың стабилитронның тоғын белгілеу керек.

 

Қосымша

Диодтың және стабилитронның электр параметрлері

диод КД 103А:

Тұрақты кернеу                                                                                   ;

Тұрақты кері ток                                                                                ;

Тұрақты кері кернеу                                                                      50В;

Түзетілген токтың орташа мәні                                              ;

 

стабилитрон КС 213Б:

Тұрақтандырудың кернеуі                                                     13В;

Тұрақтандырудың минималды тоғы                                         3мА;

Тұрақтандырудың максималды тоғы                                      10мА;

Тұрақтандырудың номиналды тоғы                                   5мА;

Дифференциалды кедергі R_д                                                        25Ом;

         кезде                                                                     5 Ом.  

 

№ 8 зертханалық жұмыс. Операционды күшейткіштің қосу сұлбаларын зерттеу

 

Жұмыстың мақсаты: операционды күшейткіштің қосу сұлбасымен және негізгі сипаттамаларымен, тағайындауымен танысу және зерттеп білу.

Инверторлы және инверторлы емес күшейткіштің, кернеу қайталағыштың және дифференциалды кірісі бар күшейткіштің сұлбаларын жинап, жұмыстың орындалу тәртібі бойынша синусоидалы және тұрақты кіріс дабылдар кезінде операционды күшейткіштің берілген қосу сұлбалардың зерттеуін өткізу керек. Бір қосу сұлбаның амплитудалы-жиіліктік сипаттаманы түсіріп алу керек.

Түрі үшбұрышты дабылдары генератордың сұлбасын жинап, шығыс кернеудің осциллограммасын түсіріп алу керек.

Сызбаларды және мәлімдемені құрастыру керек.

 

8.1 Негізгі ережелер

Операционды күшейткіш (ОК) – дифференциалды кірісі бар модульді көпкаскадты күшейткіш. Ізгі ОК-тің кернеу бойынша күшейту коэффициенті шексізге ұмтылады (шынайы ОК-тің күшейту коэффициенті  >10⁵ ), кіріс кедергісі үлкен (10⁶ Ом және одан көп), шығыс кедергісі шамалы (< 1 Ом). ОК электронды құрылғылардың негізгі элементіне жатады. Аналогты есептеу машиналардың ішінде олар қосындыны, интегралдауды және дифференциалдауды орындайды. Операцияның түрі толығымен параметрлермен және кері байланыстың сыртқы элементтерінің сызықты еместігінің (ОК қарай) түрімен белгіленеді. Қазіргі ОК-тер интегралды сұлбалар түрінде орындалады.

Инверторлы күшейткіштің сұлбасы 8.1 а) суретте көрсетілген R₁ және R₂ кедергілерді пайдалану кері байланысты кіргізу деп аталады. Кері байланысы бар күшейткіштің күшейту коэффициенті

                                                                                       (8.1)

Теңдіктің оң жағында таңба шығыс инверторлы екенін көрсетеді, яғни шығыс кернеу кіріс кернеуге теріс фазада болады.

Инверторлы емес күшейткіштің сұлбасы 8.1 б) суретте көрсетілген.

 

 

а) - инверторлы күшейткіш                  б) - инверторлы емес күшейткіш

8.1 Сурет – Күшейткіштердің сұлбалары

 

Инверторлы емес кері байланысы бар күшейткіштің күшейту коэффициенті

                                                            (8.2)

ОК-тің негізінде құрылған интегралдаушы және дифференциалдаушы операционды сұлбалар кең қолданады (8.2 сурет).

 

а) - интегралдаушы ОК                               б) - дифференциалдаушы ОК

8.2 Сурет – Операционды сұлбалар

 

8.2 а) суреттегі С₁ конденсатордағы кернеу

                                                                                                          (8.3)

Конденсатор арқылы i_c резистор арқылы i_R тоққа шама бойынша тең және бағыты теріс

                                                                                             (8.4)

Сондықтан, күшейткіштің шығысындағы кернеу кіріс кедергінің интегралына пропорционалды

                                                             (8.5)

8.2 б) суретте конденсатор арқылы ағатын ток

                                                                                                   (8.6)

Резистор арқылы ағатын ток i_R шама бойынша i_c тоққа тең және бағыты теріс

                                                                                        (8.7)

Шығыс дабылы R₁ резистордағы кернеу түсуге тең

                                                                          (8.8)

 

8.2 Жұмысқа дайындық

Зертханалық жұмысты өткізу туралы дайындаманы өткізу. Онда зерттелетін сұлбалар және сәйкесті кіріс және шығыс дабылдардың сызбалары салыну керек.

Өзін-өзі тексеру үшін сұрақтарға жауап беру керек (8.5 пункт).

 

8.3 Жұмысты орындаудың бағдарламасы және тәртібі

8.3.1 Инверторлы күшейткішті зерттеу

8.1 а) суретте келтірілген инверторлы күшейткіштің сұлбасын жинаңдар.

Алдын ала 10 тең К_кб күшейту коэффициентін алу үшін R₁ кедергінің шамасына есептеп алу керек, егер де кедергі   R₂ =100 кОм.

Кірісте U_кір  = 0,5В тұрақты кернеу және U_т = 0,5 В  синусоидалы кернеу бар кезде осциллограф арқылы шығыс кернеудің полярлығын белгілеңдер және шамасын өлшеңдер. Кіріс және шығыс дабылдардың осциллограммасының суреттерін салыңдар. Өлшенген кіріс және шығыс кернеулердің шамалары бойынша күшейту коэффициентін есептеңдер. Тәжірибелік К_кб күшейту коэффициентінің шамасын теориялық шамамен салыстырыңдар.

8.3.2 Инверторлы емес күшейткішті зерттеу

8.1 б) суретте келтірілген инверторлы емес күшейткіштің сұлбасын жинаңдар.

Алдын-ала 11 тең К_кб коэффициентті алу үшін R₁ кедергінің шамасын есептеп алу керек, егер де кедергі  R₂ =100 кОм.

Кірісте U_кір  = 0,5В тұрақты кернеу және U_т = 0,5 В синусоидалы кернеу бар кезде осциллограф арқылы шығыс кернеудің полярлығын белгілеңдер және шамасын өлшеңдер. Кіріс және шығыс кернеулердің осциллограммаларының суреттерін салыңдар. Өлшенген кіріс және шығыс кернеулердің шамалары бойынша күшейту коэффициентін есептеңдер. Тәжірибелік К_кб күшейту коэффициентінің шамасын теориялық шамамен салыстырыңдар.

8.3.3 Кернеу қайталағышты зерттеу

8.3 а) суретте келтірілген кернеу қайталағыштың сұлбасын жинаңдар. Резистарлар R₁ = R₂ = 10 кОм бірдей мәндерін орнату керек.

Сұлбаның кірісіне алдымен U = 5В тең тұрақты кернеуі, ал содан кейін жиілігі  f = 100Гц, амплитудасы U_m = 5В тең синусоидалы кернеуді беріңдер. Кіріс және шығыс кернеулердің шамаларын осциллограф арқылы өлшеңдер және жазып алыңдар. Кіріс және шығыс дабылдардың осциллограммаларының суреттерін салыңдар.

8.3.4  Дифференциалды кірісі бар күшейткішті зерттеу

8.3 б) суретте келтірілген дифференциалды кірісі бар күшейткіштің сұлбасын жинаңдар.

а) – кернеу қайталағыш                           б) – дифференциалды кірісі бар

8.3 Сурет – Күшейткіштердің сұлбалары

 

Мына шартты орындаңдар: R₁ = R₂ = 10 кОм ,  R₃ = R₄ = 51 кОм. Онда u_шығ = (R₄ / R₂)×u_кір2 - (R₃ / R₁)×u_кір1.

Инверторлық кіріске (u_кір1) U = 1В тең тұрақты кернеуді беру керек, ал инверторлық емес кіріске (u_кір2) жиілігі f = 100Гц және амплитудасы U_m = 1В тең айнымалы кернеуді беру керек.

Кіріс дабылдардың және түзеткіштің шығыс кернеудің осциллограммаларының суреттерін салу керек. Олар бойынша күшейткіштің шығысындағы u_шығ кернеудің минималды және максималды мәндерін өлшеңдер.

8.3.5 Күшейткіштің амплитудалы-жиілікті сипаттамасын (АЖС) түсіру

Оқытушының тапсырмасы бойынша К_кб = 2 тең инверторлы немесе инверторлы емес күшейткіштің сұлбасын жинаңдар (8.1 сурет).

Тапсырылған сұлба үшін кіріс кернеудің амплитудасы U_m = 1В тұрақты кезде, ал жиілік f = 10Гц –тен  f = 100Гц –ке дейін өзгерген кезде шығыс кернеудің амплитудасының шамаларын түсіріп алыңдар. Әрбір жиілік үшін К_кб күшейту коэффициентті және lgf  есептеңдер. Тәжірибелік және есептелген мәліметтерді кесте ретінде көрсетіңдер. АЖС-ны салыңдар, яғни логарифмдік масштабта  lgf  К_кб күшейту коэффициенттің жиіліктен тәуелділігін және күшейткіштің өткізу жолағын белгілеңдер.

8.3.6 Түрі үшбұрышты дабылдары бар генераторды зерттеу

8.4 суретте келтірілген түрі үшбұрышты дабылдар бар генератордың сұлбасын жасаңдар.

8.4 Сурет – Түрі үшбұрышты дабылдары бар генератор

 

Интегратордың R және С элементтері талап ететін уақыт қатынастарды қамтамасыз етеді. R және С шамаларын есептеп, олар шығыста түрі үшбұрышты дабыл ретінде және шың мәндері  2,5 В болу керек (бір шыңнан екінші шыңға дейін 5В). Жиілігі f = 100Гц, амплитудасы U_m = 10В интегратордың кірісіне түрі тура бұрышты u_кір(t) кернеу берілгенін есепке алып, есеп (8.5) кейіптемені пайдалануға негізделген.

Сәйкесті масштабта интегратордың кірісіндегі және шығысындағы кернеулердің осциллограммаларының суреттерін салыңыздар.

 

8.4 Өзін-өзі тексеру сұрақтары

8.4.1 Инверторлы күшейткіш сұлбасының суретін салыңдар. Бұл сұлбада кері байланыстың қандай түрі қолданылады? Қалай күшейткіштің параметрлеріне мұндай теріс кері байланыстың түрі әсер етеді.

8.4.3 Инверторлы емес күшейткіштің сұлбасының суретін салыңдар. Бұл сұлбада кері байланыстың қандай түрі қолданылады? Күшейткіштің параметрлеріне мұндай теріс кері байланыстың түріқалай әсер етеді?

8.4.4 Интегралдаушы күшейткіштің сұлбасының суретін салыңдар.

Сұлбаның ұстаным әрекетін түсіндіріңдер.

8.4.5 Дифференциалдаушы күшейткіш сұлбасының суретін салыңдар. Сұлбаның ұстаным әрекетін түсіндіріңдер.

8.4.6 Кернеу қайталағыш сұлбасының суретін салыңдар. Оның ерекшеліктерін және тағайындалуын көрсетіңдер.

8.4.7 Дифференциалды күшейткіш сұлбасының суретін салыңдар. Оның артықшылықтарын және кемшіліктерін көрсетіңдер.

8.4.8 Түрі үшбұрыш дабылдары бар генератордың сұлбасының суретін салыңдар. Сұлбаның ұстаным әрекетін түсіндіріңдер.

 

№ 9 зертханалық жұмыс. Қисынды элементтерді зерттеу

 

Жұмыстың мақсаты: базалық қисынды элементтердің ЖЭНЕ, ӘЛДЕ, ӘЛДЕ-ні жоятын негізгі функцияларын зерттеу.

 

9.1 Негізгі ережелер және әдістемелік нұсқаулар

Санды құрылғылардың жай элементтері ретінде қисынды элементтер (ҚЭ) қолданылады. Орындайтын функцияларға қарай әрбір ҚЭ-тің өзінің аты және сәйкесті сызбалы белгісі бар. 9.1 суретте «Electronics Workbench» (EWB) бағдарламада, ал 9.2 суретте отандық әдебиетте қолданатын базалық қисынды элементтердің белгілері көрсетілген.

                                             а)               б)               в)               г)

       9.1  Сурет – EWB-де қисынды элементтердің сызбалы белгілері.

Бірінші қатарда  - буфер (а), ЖӘНЕ (б), ӘЛДЕ (в), ЭЛДЕ-ні жою (г), екінші қатарда – олардың сәйкесті инверсті нұсқалары.

 

а)                   б)                   в)                   г)

9.2 Сурет – Отандық әдебиетте қолданатын базалық элементтердің белгілері. Бірінші қатарда  - буфер (а), ЖӘНЕ (б), ӘЛДЕ (в), ЭЛДЕ-ні жою (г), екінші қатарда – олардың сәйкесті инверсті нұсқалары.

 

Екі кірісі бар ЖӘНЕ (а), ЖӘНЕ-ЕМЕС (б) ҚЭ-тердің электр сұлбалары 9.3 а), б) келтірілген.

 

9.3 Сурет – Екі кірісі бар ЖӘНЕ (а), ЖӘНЕ-ЕМЕС (б) ҚЭ-тердің сұлбалары

 

Мысал ретінде ӘЛДЕ-ні жою қисынды элементті зерттеуді қарайық. Зерттеудің сұлбасы 9.4 суретте келтірілген.

9.4 Сурет - ӘЛДЕ-ні жою ҚЭ-ті зерттеу сұлбасы

 

А және В клавишалармен басқарылатын А және В кілттердің көмегімен ҚЭ-тердің кірісіне U = 5В тең тұрақты кернеуді беру керек. Бұл жағдайда ҚЭ-тің кірісіне қосылған сәйкесті индекаторлар жарқырайды. Бұл кернеу қисындылық бірге 1 сәйкес. Кілттің басқа қалпы – нөлдік потенциалға қосылуы қисындылық нөлге сәйкес. Бұл жағдайда индекаторлар сөнеді. ҚЭ-тің шығысындағы q қалпы жарық индекатормен бақыланады.

ҚЭ-тің жұмысын зерттеу үшін оның кірісіне кезек-кезек барлық кіріс дабылдардың құрастырмаларын беру керек (екі кірісі ҚЭ-тер үшін мүмкін болатын төрт құрастырма бар: 00, 01, 10 және 11) және сәйкесті шығыс дабылдарды жазып алу керек. Зерттеудің нәтижелерін ақиқаттық кесте ретінде көрсету керек.

9.1 К е с т е - ӘЛДЕ-ні жою ҚЭ-тің ақиқаттық кестесі

Осы сияқты басқа ҚЭ-тер зерттеледі.

Негізгі қисынды элементтер деп екі элемент есептеледі: инверторлаушы буфер (ЕМЕС) және ЖӘНЕ-ЕМЕС. Тек осы элементтерді пайдаланып, қандай да болған ҚЭ-тің сұлбасын құруға болады.

Мысал ретінде ӘЛДЕ-ні жою ҚЭ үшін 9.5 суретте келтірілген сұлбаны қарауға болады.

 

           9.5 Сурет – Негізгі ЕМЕС және ЖӘНЕ-ЕМЕС ҚЭ-терден құралған ӘЛДЕ-ні жою ҚЭ-тің функционалды сұлбасы

 

9.2 Жұмысқа дайындық

9.2.1 9.1 және 9.2 суреттерде келтірілген сегіз қисынды элементтер үшін ақиқаттық кестелерді құру керек.

9.2.2 Негізгі қисынды элементтерді пайдаланып барлық қисынды элементтер үшін функционалды сұлбаларды құру керек.

9.2.3 9.2 суретте келтірілген (ЖӘНЕ және ЖӘНЕ-ЕМЕС элементтерден басқа) электромеханикалық сұлбаларды жетілдіру.

 

9.3 Жұмысты орындаудың бағдарламасы және тәртібі

9.3.1 9.3 суретте келтірілген ҚЭ сұлбалары бойынша электромеханикалық имитарларды зерттеу керек. Кілттермен басқару сәйкесті А және В клавишалармен орындалады.

Бекітілген кілт кіріс дабылдың қисынды бірлікке сәйкес ажыратылған – қисынды нөлге. Q шығыс дабылдың қалпы жарық индикатормен бақыланады. Жарықтанып тұрған индикатор қисынды бірлікке сәйкес өшіп тұрған – қисынды нөлге.

Қисынды элементтердің 9.1 суреттерін пайдаланып, ақиқаттық кестелерін құрып және оларды бұл ҚЭ жұмысқа дайындық кезде (9.2.1 п.) құрылған кестелерімен салыстыру керек.

9.3.2 Жұмысқа дайындық кезде (9.2.2 п.) құралған ҚЭ-тің бір функционалды сұлбасын зерттеу керек (оқытушының тапсыруы бойынша).

 

№ 10 зертханалық жұмыс. Санды триггерлерді зерттеу

 

Жұмыстың мақсаты: RS, JK және D үш түрлі триггерлердің негізгі қасиеттерімен және параметрлерімен, ұстаным әрекетімен танысу.

 

10.1 Жабдықтардың тізімі

Жұмыс дербес компьютер Pentium 160 «Electronics Workbench» (EWB) бағдарлама бойынша орындалады [Ә. 1].

 

10.2 Тапсырма

RS, JK және D триггерлермен танысып оларды зерттеу керек.

 

10.3 Негізгі ережелер

10.3.1 Триггер – екі тиянақты қалпы бар құрылғы. Кіріс дабылдардың құрастырымына қарай триггер олардың біріне ауыстырып қосылады. Триггерлердің үш түрін айырады: RS, JK және D.  EWB бағдарламада алынған шартты белгілер 10.1 суретте, ал отандық әдебиетте 10.2 суретте көрсетілген.

 

 

а)                               б)                               в)

 

10.1 Сурет – EWB бағдарламада алынған RS (а), JK (б) және D (в) триггерлердің сызбалы белгілері

 

             

а)                        б)                        в)

10.2 Сурет – Отандық әдебиетте алынған RS (а), JK (б) және D (в) триггерлердің сызбалы белгілері

 

Триггерлердің шықпаларының тағайындауын қарап  шығайық. Барлық триггерлер үшін шығыстар Q – тұра және Q' – инверсті RS триггер үшін R (reset) – триггерді 

0 орнату, яғни кірісте 1 дабыл кезде шығыста Q = 0, Q' = 1; S (set) – триггерді 1 орнату, яғни кірісте 1 дабыл кезде шығыста Q = 1, Q' = 0. JK триггер үшін J және K ақпарат кірістер, С (әлде >) ырғақты кіріс; жоғарыдан шығыс S. J және K кірістегі дабылдардан тәуелсіз триггердің шығысында  Q = 1 асинхронды алдын ала орнату (триггер RS кірісіне функционалды іспеттес); төменнен шығыс R – триггердің шығысында Q = 0 асинхронды алдын ала орнатуы; J және K кірістерден ақпарат шығысында ырғақты серпін оның алдыңғы (немесе артқы) бетінен өткенде беріледі. D триггер үшін D кіріс ақпаратты, бұл кірістің қалпы ырғақты серпін өткен кезде триггердің шығысында  есте сақталады, яғни D = 1 кезде Q = 1, ал D = 0 кезде Q =0.

10.3.2 ЛЭРТ папкаларда сақталатын RStr.ewb, JKtr.ewb және Dtr.ewb файлдарда сәйкесті сұлбалардың көмегімен RS, JK және D триггерлердің жұмыстарын зерттеу керек.

Мысал ретінде JK триггердің зерттеуін қарап шығайық. Зерттеу үшін сұлба 10.3 суретте келтірілген.

10.1 К е с т е – JK триггердің ауыстырып қосудың кестесі

 

10.3 Сурет - JK триггерді зерттеудің сұлбасы

 

JK триггердің кірістеріне сәйкесті S, R, J және K кілттердің көмегімен жоғары және төменгі деңгейдегі кернеулерді беруге болады. Жоғары деңгейдегі кернеу (5В) дабыл 1 сәйкес, ал төменгі деңгейдегі дабыл кернеу (0 ... 2В) дабыл 0 сәйкес. Space кілт арқылы (пробел клавишамен басқарылады) триггердің ырғақты кірісінде болымды (0-ден 5В дейін) және теріс (5В-тен 0-ге дейін) кернеулердің өзгеруін орындауға болады. Триггердің кірісінің және шығысының кернеулері жарықтық индикаторлармен бақыланады. Триггердің асинхронды (S және R) және ақпаратты (J және K) кірістеріне әртүрлі дабылдардың құрастыруларды беріп, сонымен бірге Space (пробел) клавишаға қос басумен триггердің кірісіне ырғақты серпінді ұйымдастырып триггердің жұмысын зерттеуге болады және триггердің ауыстырып қосу кестесін құруға болады (10.1 кесте).

Осы сияқты басқа триггерлер зерттеледі.

 

10.4 Жұмысқа дайындық

10.4.1  RS, JK және D триггерлері бар микросұлбаларды анықтағыш [Ә.8] арқылы таңдау керек. Микросұлбалардың шықпаларының тағайындалуын және жұмыс ұстанымын түсіріңдер.

10.4.2  RS, JK және D үш түрлі триггерлердің ауыстырып қосу кестелерін құрыңдар.

 

10.5 Жұмыс орындаудың бағдарламасы және тәртібі

10.6.1  RS, JK және D триггерлерді 10.4.2 п. келтірілген әдістеме бойынша зерттеп, осы триггерлердің ауыстырып қосу кестелерін құру керек.

ЛЭРТ папкада сақталып тұрған  RStr.ewb, JKtr.ewb және Dtr.ewb файлдардағы сәйкесті сұлбалар бойынша зерттеулерді өткізу керек. 

 

10.6 Бақылау сұрақтары

10.6.1 Триггерлердің қандай түрлерін білесіздер, не себептен олар алуан түрлі болады?

10.6.2 RS, JK және D триггерлер бір-бірінен қандай айырмашылықтары бар.

10.6.3 Триггердің негізгі қасиеті неде?

 

Әдебиеттер тізімі 

1.     Электротехника и электроника: Учебник для вузов./Под ред. Б.И. Петленко. – М.: Академия, 2003. – 230 с.

2.     Электротехника и электроника: Учебник для вузов. В 3-х кн. Кн.3. Электрические измерения и основы электроники. /Под ред. проф. В.Г. Герасимова. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 432 с.

3.     Касаткин А.С., Немцов М.В., Электротехника – М.: Энергоатомиздат, 1983.

4.     Электротехника / Под ред. В.С. Пантюшина – М.: Высш. школа, 1976. – 560с.

5.     Сборник задач по электротехнике и основам электроники: Учеб. пособие для неэлектротехн. спец. вузов. /Под ред. В.Г. Герасимова – М.: Высш. школа, 1987. – 288 с.

6.     Данилов И.А., Иванов П.И. Общая электротехника с основами электроники: Учеб. пособие – М.: Высш. школа, 2000. – 752 с.

7.     Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум на Electronics Workbench. В 2-х т. /Под ред. Д.И. Панфилова. – М.: ДОДЭКА, 1999. – т. 1. – Электротехника. – 304 с.

8.     Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум на Electronics Workbench. В 2-х т. /Под ред. Д.И. Панфилова. – М.: ДОДЭКА, 2000. – т. 2. – Электроника. – 288 с.