АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖЄНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

 

 

 

 

 

Электр техникасыныњ теориялыќ негіздері кафедрасы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭТТ. СЫЗЫЌТЫ ЖЄНЕ СЫЗЫЌСЫЗ ЭЛЕКТРЛІК ТІЗБЕКТЕРДЕ ОРНЫЌЌАН ПРОЦЕСТЕРДІ ЗЕРТТЕУ.

Зертханалыќ ж±мыстарѓа арналѓан єдістемелік н±сќаулар

(Бакалавриат, 050719 – Радиотехника, электроника жєне телекоммуникация

мамандыѓыныњ студенттері ‰шін)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2005

 

Құрастырушылар: Иманбаев Х.А., Оңғар Б. ЭТТ. Сызықты және

сызықсыз электрлік тізбектердегі орныққан процесстерді зертеу.

Зертханалық жұмысына әдістемелік нұсқау (Бакалавриат, 050719-

Радиотехника, электроника және телекоммуникация» мамандығының

студенттері үшін) –Алматы: АЭжБИ, 2005. – 24 бет.

 

 

 

 

 

Әдістемелік нұсқауларда зертханалық сабақтарға, сынақтарды безендіруге және қорғауға қатысты жалпы жағдайлары жинақталған. УИЛС-2 зертханалық стенді және өлшеуіш аспаптар бойынша жеткілікті түрде толық ақпарат келтірілген.

Әр зертханалық жұмыстың түсініктемесі зертханалық жұмысқа дайындалуға қажетті материалдармен жинақталған. Әрбір жұмыста өзін-өзі тексеру сұрақтары келтірілген. Тәжірибелер жүргізу бойынша әдістемелік нұсқаулар бар.

Әдістемелік нұсқаулар «Радиотехника және байланыс» факультетінің күндізгі оқу бөлімінің студенттеріне арналған.

Без.29,  кесте 9 , библиограф. –12 атау.

 

 

 

 

 

 

Пікір жазған: тех. ғыл. канд., ТКЖ  каф. доц. Ғ.С. Қазиева

 

 

 

 

 

Алматы энергетика және байланыс институтының 2005 жылғы жоспары бойынша басылады.

 

 

 

 

 

 

 

© Алматы энергетика және байланыс институты, 2005ж.

 

Кіріспе

 

1 УИЛС-2 оқу-зерттеулік зертханалық стенді

 

Стенд сызықтық және сызықтық емес электрлік тізбектер теориясы курсының сәйкесті бөлімдері бойынша зертханалық сабақтар жүргізу үшін, сонымен қатар электротехникалық мамандықтары студенттерінің оқу зерттеулік жұмыстары жүргізулермен арналған.

 

УИЛС-2 стендінің құрылымы және оның эксплуатациясы:

 

а) пультты негізінен активті (белсенді) блоктардың металдық корпусы оның құрамында тұрақты кернеу блогы (ТКБ), айнымалы кернеу блогы (АКБ), үшфазалы кернеу блогы (ҮКБ), пассивті (белсенді емес) блоктар корпусы, сонымен қатар айнымалы кедергі блогы, айнымалы индуктивтілік блогы (АИБ), айнымалы сыйымдылық блогы (АСБ) бар және олар өзара өріс кеңістігімен қосылған;

б) тұрақты кернеу блогының құрамында:

1) шығысында 2-ден 30 В –қа дейін кернеуі бар тұрақты реттеуіш қорек көзі бар;

2) шығысында 20 В кернеуі бар тұрақты кернеудің реттемеуші қорек көзі;

3) «электрондық кілт» айнымалы процестердің анализі үшін қолданады.

Екі кернеу қорек көзі де қысқа тұйықталу мен қайта қосылудан қорғаныс сүлбесімен қамтамасызданған. Ток қорғанысының жұмыс істеуі: ;

в) синусоидалы тік бұрыштық және ұшбұрышты формадағы реттелмелі жиілікті бірфазалы айнымалы кернеу көзі болып табылады;

г) үшфазалы кернеу блогы (ҮКБ) үшфазалы өндірістік жиілік көзі болып табылады. Әр фаза электрлі бір-біріне бағынышты емес;

Әр фаза қысқа тұйықталу мен қайта қосылудан электрлі қорғау арқылы қамтамасыз етілген;

д) айнымалы кедергі сыйымдылық блогы (АКБ) үш реттелмеген кедергілерден  және үш реттелмеген кедергілі сүлбеден  құралған.  және  белгілі қосқыштардың  көмегімен баспалдақта орындалады;

е) айнымалы индуктивтілік блогы (АИБ) үш реттелмеген индуктивтік орамадан (катушка)  және үш реттелген индуктивті сүлбелерден  құралған. Индуктивтіліктің реттелуі белгілі қосқыштардың  көмегімен баспалдақта орындалады;

ж) айнымалы сыйымдылық блогы (АСБ) үш реттелмеген конденсатордан  және үш реттелген сыйымдылықтардан  құралған. Сыйымдылықтардың реттелуі белгілі қосқыштардың  көмегімен баспалдақта орындалады;

и) блоктардың сыртқы панельдерінде орналасқан сигнализация органдары (индикаторлар, лампалар), басқару органдары (қайта қосу қаламдары, тумблерлер, кнопкалар) және өлшеуіш аспаптар;

к) өріс кеңістігі (ӨК) 67 қос панельді білдіреді, ол ұяшықтарды біріктіру жолымен анықталады, біріктірілген элементтерді (БЭ) қосу және орнату үшін арналған. Олар тізбек элементтерін зерттеуді білдіреді. Біріктірлген элемент (БЭ) мөлдір пластмас қорабша түрінде орындалған, вилкасы бар нүктеде, ал ішінде радио элементтері пісірілген;

л) стендті зертханада орналастырады, ол жерде жерленген контур және үшфазалы айнымалы тоқтың желісі болу керек, көп кедергілі универсальды аспаптардың электрлік қоректенуі үшін екіфазалы қосқыш (розетка) коммутация блогын қолданған жөн (ампер-вольтметр, осциллограф, жиілікөлшегіш, фазометр), бұлар зертханалық жұмыстарды орындауға керек, бірақ стенд комплексттері кірмейді. Аспаптарды стендтің үстінгі қақпағына орналастырады;

м) жұмысқа стендті лаборант дайындайды. Зертханалық жұмыстар кафедрамен құрастырылған әдістемелік нұсқаулармен сәйкесінше орындалады;

н) активті (белсенді) тумблер СЕТЬ-н қосу үшін ВКЛ түріне орналастыру керек;

п) тұрақты кернеу блогы (ТКБ) және айнымалы кернеу блогы (АКБ) өлшеуіш аспаптары ток шамасын бақылау үшін және реттелетін кернеу көзінің кернеуін бақылау үшін арналған;

р) әрбір қоректену көзімен барлық пассивті (белсенді емес) элементтердің сәйкес қосқыштарға.;

с) «электронды кілттің» жұмыс істеуі үшін оны ішкі қоректену көзінен ВХ.ВНЕШ.СИНХР. қосқышын (розеткасын) қосу керек, СИНХРОНИЗАЦИЯ тумблерін ВНЕШ.СИНХР. қалпына келтіру (ішкі синхронизация көзі тұрақты кернеу блогы болуы мүмкін);

м) айнымалы кернеудің керекті формасын алу үшін кернеу формасы қосқышын ~, Ù, ­­ қалпында орналастыру керек;

у) айнымалы кернеу блогындағы (АКБ) жиілік қосқыш көмегімен 1 кГц бойынша баспалдақты және патенциометрмен қалықтап реттеледі. Патенциометр ЧАСТОТА ПЛАВНО шеткі оң қалыпта орналасса, онда баспалдақты реттегіш қосқышында ±2% дәлдігі мен көрсетілген шамаға шығатын кернеу жиілігі сәйкес келеді;

ф) әрбір үшфазалы кернеу блогы (ҮКБ) фазасф шығысындағы кернеу шамасын 1-ден 9 В-қа дейінгі және 0-ден 30 В-қа дейінгі қосқыштар көмегімен баспалдақты түрде реттеуге болады;

х) қысқа тұйықталу немесе қайта қосу (сүлбе дұрыс жиналмағанда) кезінде блоктарда электронды қорғау іске қосылады, сонымен қатар ЗАЩИТА индикаторлары жанады. Қысқа тұйықталу болу себептерінен құтылғаннан кейін және жиналған сүлбелердегі қателерді жөндегеннен кейін блоктың сүлбесін жұмыс қалпына келтіру үшін ЗАЩИТА кнопкасын басу керек, сонымен қатар индикатор өшеді;

ш) пассивті блоктардың элементтер параметрлері қосқыштар көмегімен баспалдақтар түрәнде реттеледі;

щ) жөндеу жұмыстарын орындау үшін жөнделмейтін блок құлпын отверкамен ашу керек, съемды ручкалармен корпустан блокты шығарып алу керек. Жөндемеуді іздеу кезінде ортақ плат түрінің суреттерін қолдану керек, сонымен бірге принципиалды, электірлі блок схемаларын да қолдану керек;

э) стенд 29 біріктірілген элементтер және штекерларды қосатын сымдардан (провода) құралған.

 

1-кесте

Элементердің аталуы

, кедергі

, сыйымдылық

, индуктивтілік

Резистор

Конденсатор

 

, мА

50

0.1

2

225

75

0.25

3

190

100

0.5

5

150

150

0.75=0.25+0.5

7

125

200

1.0

10

100

300

1.25=0.25+1.0

15

85

510

1.5=0.5+1.0

20

75

750

1.75=0.25+0.5+1

30

60

820

2.0=1.0+1.0

50

50

1000

 

70

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зертханалық жұмыс№1

 

Электрлік энергия көзінің жұмыс тәртібі

 

1.1 Жұмыстың мақсаты

Электрлік энергия көзінің жұмыс тәртіптерін оқып үйрену ішкі кедергісін анықтау, ЭҚК және оның шығысындағы кернеу арасындағы қатынасты талдау.

 

1.2 Жұмысқа дайындық

Электрлік энергия көздері өндіргіш немесе тұтынушы ретінде жұмыс істеуі мүмкін. Өндіргіш (генератор) ретінде жұмыс істегенде ток күші толық тізбек үшін Ом заңы бойынша мына кейіптемемен (формуламен) анықталады

,

сәйкесінше бұл жерден

,

яғни, ЭҚК тұтынушыдағы және энергия көзіндегі кернеу құламаларының қосындысына тең. Сонда энергия көзіндегі кернеудің ішкі құламасы

,

және ішкі кедергісі

.

Сонымен  -ді анықтау үшін бос жүріс кезінде ЭҚК-ті және кез келген бір жұмыстық тәртіпте кернеуді және ток күшін өлшеу керек.

Энергия көзінің шығысындағы кернеу ЭҚК-нен ішкі кернеу құламасының шамасына аз болады,  ток күші артқан сайын бұл айырмашылық та өсе береді

.

Егер электрлік энергия көзі тұтынушы ретінде жұмыс істесе, онда ток ЭҚК-не осы шамасымен кері бағытталады

.

Электрлік энергия көзінің пайдалы әсер еселеуішін мына кейіптемемен есептеуге болады.

,

мұндағы  Ртұт - тұтынушының қуаты;

                 Рөнд - өндіргіштің қуаты.

Энергия көзіндегі шығындарды мына кейіптемемен анықтайды

.

 

 

 

 

1.3 Өзін-өзі тексеру сұрақтары

1.3.1 Зертханалық жұмыстың мақсаты қандай?

1.3.2 Қандай электрлік энергия көздерін білесіздер? Олар энергияның қандай түрлерін пайдаланады?

1.3.3 Энергия көздерінің қандай жұмыс тәртіптері сіздерге белгілі?

1.3.4 Энергия көзінің бос жүріс тәртібінің сипаттамалы ерекшеліктері қандай?

1.3.5 Энергия көзінің қысқа тұйықталу тәртібінің сипаттамалы ерекшеліктері қандай?

1.3.6 Энергия көзінің ЭҚК-і және оның шығысындағы кернеу қалай өлшенеді?

1.3.7 Ом заңының кейіптемесін жазыңыз және оны талдаңыз?

1.3.8 Энергия көзінің ішкі кедергісіндегі кернеу құламасын анықтау үшін қандай сынақтар және есептеулер жүргізу керек?

1.3.9 -ді қалай анықтайды?

1.3.10 Электрлік энергия көзіндегі шығындарды және оның пайдалы жұмыс еселеуішін қалай анықтайды?

 

1.4 Жұмыс бағдарламасы

1.4.1 Зерттелетін энергия көзінің ЭҚК-н өлшеу керек.

1.4.2 Тізбекті өндіргіштік тәртіп үшін жинау керек (1.1-сурет).

1.4.3 Тізбекті қосып, реостат кедергісінің 4-5 мәндерінде энергия көзінің шығысындағы кернеуді және ток күшін өлшеу керек. Тәжірибенің нәтижелерін 1.1-кестеге келтіру керек.

 

1.1-кесте

 

R, Ом

Тәжірибеден

Есептіктен

E1, В

U, В

I, мА

U0, В

R0, Ом

Pөнд, Вт

Pтұт, Вт

DP, Вт

h

100

20

 

 

 

 

 

 

 

 

200

20

 

 

 

 

 

 

 

 

300

20

 

 

 

 

 

 

 

 

400

20

 

 

 

 

 

 

 

 

500

20

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.4 Тізбекті  энергия көзінің тұтынушы тәртібіндегі жұмысы үшін жинау керек (1.2-сурет).

1.4.5 Реттеуіштің көмегімен қажетті кернеуді орнатып, оны -ден алу керек. ,  -ден үлкен болу керек ().

1.4.6 Тізбекті қосып, реостат кедергісінің 4-5 мәндерінде энергия көзінің шығысындағы кернеуді және ток күшін өлшеу керек. Тәжірибенің нәтижесін 1.2-кестеге келтіру керек.

 

 

1.2-кесте

 

R, Ом

Тәжірибеден

Есептіктен

E1, В

E2, В

U, В

I, мА

U0, В

R0, Ом

100

20

10

 

 

 

 

200

20

10

 

 

 

 

300

20

10

 

 

 

 

400

20

10

 

 

 

 

500

20

10

 

 

 

 

 

               1.1-сурет                                                       1.2-сурет

 

1.5 Тәжірибе нәтижелерін өңдеу

1.5.1 Өндіргіштік тәртіп үшін U0, R0, Rөнд, Rтұт,  DP, h есептеу керек және олардың мәндерін 1.1-кестеге жазу керек (1.3.3 бөлімінде).

1.5.2 Энергия көзінің сыртқы сипаттамасын тұрғызу керек.

1.5.3 Энергия көзінің тұтынушы тәртібіндегі жұмысы үшін (1.3.6 бөлімінде) U0, R0 есептеу керек және олардың мәндерін 1.2-кестеге жазу керек.

 

Зертханалық жұмыс бойынша:

а) электрлік энергия көзінің мүмкінді жұмыс тәртіптеріне;

б) энергия көзінің ішкі кедергісін және ондағы кернеу құламасын анықтау мүмкіндігіне;

в) энергия көзінің шығысындағы кернеудің жүктеме артқан сайын өзгеруіне;

г) энергия көзінің пайдалы әсер еселеуіші және шығындар шамаларына;

қатысты қорытынды жасау керек.

 

 

 

 

Зертханалық жұмыс №2

 

Тұрақты токтың сызықтық тізбегін зерттеу

 

2.1 Жұмыстың мақсаты

Жұмыста есептеулер контурлық токтар әдісімен жүргізіледі. Тәжірибелік зерттеу кезінде Кирхгоф заңдарын қолдану тармақтардағы токтардың мәндерінің және бағыттарының анықталуының дұрыстығын көрсетеді. Сыртқы контур үшін потенциалдық диаграмма тұрғызу тізбектің жұмыс тәртібі туралы негізгі ақпарат көзі болып табылады.

 

2.2 Жұмысқа дайындық

2.2.1 Нөлдік нүкте () қатысты алынған тізбектегі кез-келген нүктенің потенциалының мәні және бағыты вольтметрдің көмегімен қалай анықталады?

2.2.2 тармақтардың кірістік және өзара өткізгіштіктері тәжірибелік жолмен қалай анықталады?

2.2.3 Қандай қуат көзі ЭҚК көзі немесе ток көзі деп аталады?

2.2.4 Нақты қуат көзін сүлбеде ЭҚК көзі және ток көзі ретінде қалай көрсетуге болады?

2.2.5 Ток көзінен баламалы кернеу көзіне қалай ауысуға болады?

2.2.6 тармақтың (контурдың) кіріс өткізгіштігі екі тармақтың (контурлардың) өзара өткізгіштіктері деп нені айтады?

2.2.7 Контурлық токтар әдісінің мәнісі неде?

2.2.8 Тізбектің потенциалдық диаграммасы деген не және оны тәжірибелік түрде қалай алады?

2.2.9 Активті екі ұштыдан жүктемеге қуаттың толық берілуінің шарты қандай?

2.2.10 Эквивалентті генератор әдісін қандай жағдайларда қолданған дұрыс болады?

2.2.11 Активті және пассивті екі ұштылар дегеніміз не?

2.2.12 Эквивалентті генератор әдісімен есептеудің мәнісі неде?

2.2.13 Бұл әдісті неліктен бос жүріс және қысқа тұйықталу әдісі деп атайды?

2.2.14 Бос жүріс кернеуін қалай анықтауға болады?

2.2.15 Rкір кедергісін қандай әдістермен анықтауға болады?

2.2.16 I-ді эквивалентті генератор әдісімен есептеу кейіптемесін жазыңыз.

2.2.17 Кирхгофтың I заңының мағынасын түсіндіріңіз.

2.2.18 Қандай токтар оң және қандай токтар теріс токтар деп аталады?

2.2.19 Кирхгофтың II заңын түсіндіріңіз.

2.2.20 Кирхгофтың екінші заңы бойынша құрастырылған теңдеу қалай өзгереді, егер контурды кері бағытпен айналып өтсе?

 

 

2.3 Жұмыстың сипаты

Зерттелетін тармақталған сызықтың электрлік тізбектің сүлбесіне Е1 және Е2 энергия көздері, А1, А2, А3 миллиамперметрлері, бір вольтметр, алты резистор және бір реттелмелі резистор кіреді.

 

2.4 Жұмыстың орындалу реті

 

1 бөлім

 

2.4.1 Резистордағы токты және кернеуді өлшеу керек, Ом заңы бойынша оның параметрлерін кедергісін өткізгіштігін анықтау керек.

2.4.2 Тармақтардағы токтарды жұмыстық тапсырманың нөмірне сәйкес контурлық токтар әдісімен есептеу керек. Есептеудің нәтижелерін Кирхгоф заңдары бойынша тексеру керек.

2.4.3 Электр тізбегін нұсқа нөмеріне сәйкес жинап, тәжірибе жүзінде Кирхгоф заңдарын есептеу керек және тәжірибелік мәндерді 4.2 пунктіндегі есептеулер нәтижесімен салыстыру керек.

 

2 бөлім

 

2.4.4 Нұсқаға сәйкес сүлбедегі бір түйіннің потенциалын шартты түрде нолге тең деп алып, қалған түйіндердің потенциалдарын вольтметрмен өлшеу керек.

2.4.5 Сүлбенің барлық тармақтарының кедергілерін жұмыстың бірінші және екінші бөлімдерінде алынған потенциалдар және токтардың тәжірибелік мәндері бойынша есептеу керек.

2.4.6 Сүлбенің сыртқы контуры үшін потенциалдық диаграмма тұрғызу керек.

 

2.5 НИРС бойынша тапсырма

2.5.1 Нұсқа бойынша «ав» тармағындағы токты эквиваленттік генератор әдісімен анықтау керек.

2.5.2 Бос жүріс кезінде «ав» нүктелеріне қосылған вольтметрдің көмегімен Uав б,ж кернеуі тәжірибелік түрде анықталады.

2.5.3 Тәжірибелік жолмен Iқ.т  тоғы анықталады, ол үшін «а» және «в» нүктелерін амперметр арқылы жалғаймыз да Iқ.т  қысқа тұйықталу тоғының мәнін өлшейміз.

2.5.4 Активті (белсенді) екіұштының кіріс кедергісін  анықтау керек.

2.5.5 Қарастырылып отырған тармақтағы токты  кейіптемесі бойынша есептеп, 4.2 және 4.3 пунктеріндегі мәндерімен салыстыру керек.

Тәжірибе нәтижелерін келтіру.

 

2.1-кесте

 

Есептіктен

Тәжірибеден

Е1, В

Е2, В

I1, мА

I2, мА

I3, мА

I4, мА

I5, мА

I6, мА

I1, мА

I2, мА

I3, мА

I4, мА

I5, мА

I6, мА

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2-кесте

Uав б.ж, В

Iав, мА

R3, Ом

ЭГӘ тәжірибеден

4.2 п. есептіктен

 

 

 

 

 

 

Зертханалық жұмыс бойынша:

а) тәжірибе жүзінде Кирхгофтың 1 заңы;

б) тәжірбие жүзінде Кирхнгофтың 2 заңы;

в) тәжірибе жүзінде ЭГӘ;

г) есептік және тәжірибелік нәтижелердің сәйкес келмеуінің себептері;

қатысты қорытынды жасау керек.

 

Қорытындысын сынаққа жазу керек.

 

2.3-кесте

Сүлбе №

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

Е1, В

20

20

20

20

20

20

Е2, В

6

8

10

12

14

16

 

2.4-кесте

R, Ом

R1

R2

R3

R4

R5

R6

Элемент №

01

02

03

04

05

06

Ом шамасы

50

75

100

150

200

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


        

2.1-сурет                                                         2.2-сурет                                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


2.3-сурет                                                         2.4-сурет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


2.5-сурет                                                         2.6-сурет

2.6 Әдістемелік нұсқау

 

Эквивалентті генератор әдісі

 

Кез-келген электр сүлбеде әрқашан қандай да бір тармақты бөліп көрсетуге болады, ал қалған күрделігіне қарай және кейбір тікбұрыштар арқылы шартты түрде бейнелеуге болады. Көрсетілген тармақ бүкіл сүлбеде өз алдына екіұшыны көрсетеді (2.7-сурет).

Сүлбедегі тармақты екіұштыны есептік қатынаста эквивалентті генератормен ауыстыруға болады, оның ЭҚК-і Uбж бос жүріс кернеуіне тең, ал Rкір кедергісі кіріс кедергісіне екіұштының тең болады (2.8-сурет).

 

 

 

 

 

 

 

 

 


                2.7-сурет                                                           2.8-сурет

 

Эквивалентті генератор әдісі бойынша токты есептеу реті мынадай:

а) тұйықталмаған тармақтағы  “ав” тұрақты ток тізбегін есептеу бойынша кернеуді табу (КТӘ, ТПӘ);

б) сүлбеден “ав” қысқыштарындағы кемітілген ЭҚК-те кіріс кедергісін ЭҚК-ін анықтау;

в) токты кейіптеме бойынша есептеу ,                      (2.1)

“ав” тармақтағы кедергісі нөлге тең болса (R=0) онда одан өтетін ток қысқа тұйықталу тогы болады  немесе .            (2.2)

(2.2) Кейіптемеден кіріс кедергісінің қолайлы анықтау әдісі келтіріледі. Ол үшін міндетті түрде тұйықталмаған тармақ қысқыштарындағы  бос жүріс кернеуін (Uав б.ж) және қысқа тұйықталу  кезіндегі қысқа тұйықталу тоғын (Iқ.т) өлшеу және Ом заңы бойынша (Rкір) табу.

 

Мысалы:

2.9-суреттің (а) “ав” диагоналіндегі токты анықтау керек.

Берілгені: R1=R4=1 Ом, R2=4 Ом, R3=R5=2 Ом, Е=10 В

Шешуі: “ав” тармағын айырмыз да Uав б.ж  табамыз 2.9-сурет (б).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


2.9 -сурет

,

немесе

 В.

Қысқарталған ЭҚК кезінде “ав” қышқыштарындағы Rкір сүлбеден есептейміз 2.9-сурет (в). “с” және “d” нүктелері сүлбеде қысқа емес қосылған (Е=0).

 Ом.

Токты (2.1) кейіптеме бойынша анықтаймыз

 А.

Зертханалық жұмыс №3

 

Тұрақты тоқтың сызықтысыз электр тізбегін зерттеу

 

3.1 Жұмыстың мақсаты

Сызықсыз элементтердің вольт-амперлік сипаттамаларымен танысу және тізбектей және паралелльді қосылу кезіндегі сызықсыз элементтерді графикалық түрде есептеу әдісі арқылы тексеру.

Жұмыстың екінші бөлімінде тармақталған тізбектің графо-аналитикалық әдісі бойынша есептеу келтіреді және сызықсыз электр тізбегі бар бір тармақтағы токты анықтау, сызықсыз элементтердің эквивалентті генератор әдісін қолдана отырып, тәжірибеден алынған вольт-амперлік сипаттамаларын анықтау.

 

3.2    Қондырғының сипаттамасы

Зерттелгелі отырған сүлбеде тармақталған электр тізбегіне екі көз Е1 және Е2 кіреді, миллиамперметр, вольтметр, бес резистор және бір сызықсыз элемент. Жұмыс тұрақты тоқта жүргізіледі, сондықтан магнитті-электр жүйесінің құралдарын қолданамыз.

 

3.3    Жұмысқа дайындық

3.3.1 Қандай элементтерді сызықты және сызықсыз деп атайды?

3.3.2 Сызықсыз элементтің вольт-амперлік сипаттамасын алу үшін сүлбені бейнелеу.

3.3.3 Қандай сызықсыз элементтерді симметриялы және қандай сызықсыз элементтерді симметриясыз деп атайды?

3.3.4 Статикалық кедергі дегеніміз не?

3.3.5 Дифференциялдық кедергі дегеніміз не?

3.3.6 Сызықсыз элементтегі статикалық және дифференциялдық кедергілер арасындағы айырмашылық қандай?

3.3.7 Сызықсыз элементтердің бір мәнді және көп мәнді сипаттамалардың вольт-амперлік сипаттамаларына мысалдар келтіру.

3.3.8 Сызықсыз элементтер тізбектей қосылғанда тізбекті графикалық түрде қалай есептейміз?

3.3.9 Сызықсыз элементтер параллелді қосылғанда тізбекті графикалық түрде қалай есептейміз?

3.3.10 Сызықсыз элементтердің дөңес вольт-амперлік сипаттамаларымен орын ауыстыру сүлбесін бейнелеңіз? Бұл сүлбе үшін теңдеуін жазыңыз.

3.3.11 Сызықсыз элементтердің ойыс вольт-амперлік сипаттамаларымен орын ауыстыру сүлбесін бейнелеңіз? Бұл сүлбе үшін теңдеуін жазыңыз.

3.3.12 Эквивалентті генератор әдісін есептеудің қорытындысы немен аяқталады және мәні неде?

3.3.13 Тәжірибелік түрде Пкір қалай анықталады?

3.3.14 Графо-аналитикалық әдіс бойынша сызықсыз элементтің тармақтағы тоғы қалай анықталады?

3.4    Жұмыс тапсырмасы

3.4.1 Екі сызықсыз элементтің вольт-амперлік сипаттамасын түсіріп алып және оларды бір графикте тұрғыз.

3.4.2 Екі сызықсыз элементті тізбектей қосып электр тізбек жинау. Кірісіндегі кернеуді  В қылып орнату және барлық құрылғылардан өлшеніп алынған  мәндерді жазу (V, V1, V2, A) (3.1-сурет).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


3.1-сурет. Екі сызықсыз элементтердің тізбектеп қосылуы

3.4.3 3.1-сурет бойынша графикалық есептеу жүргізу және есептік нәтижелерін тәжірибе нәтижедерімен салыстыру.

3.4.4 Екі сызықсыз элементтерді параллель қосып электр тізбегін жинау.  Кірісіндегі кернеуді  В қылып орнату және барлық құрылғылардан өлшеніп алынған  мәндерді жазу (V, А1, А2, A) (3.2-сурет).

 

 

 

 

 

 

 

 

 


3.2-сурет. Екі сызықсыз элементтердің паралеллді қосылуы

3.4.5 3.2-сурет бойынша графикалық есептеу жүргізу және есептік нәтижелерін тәжірибе нәтижедерімен салыстыру.

3.4.6 3.4-3.9 нөмерлі сурет тапсырмаларындағы электр тізбегін жинау. ЭҚК көзінің Е1 және Е2 мәнін орнату нұсқа бойынша және “ав” тармағындағы токты сызықсыз элементпен жазып алу.

3.4.7 “ав” тармағын сызықсыз элементпен қысқарту және осы тармақтағы қысқа тұйықталу тоғының Iқ.т  мәнін жазу.

3.4.8 “ав” тармағын сызықсыз элементпен тұйықтау және бос жүріс кернеуін Uб.ж өлшеу.

 

3.4.9 Активті (белсенді) екіұштының кіріс кедергісін анықтау ,

.

3.4.10 Тәжірибелік берілгендер мен вольтамперлі сипатта негізінде эквивалентті генератор әдісімен “ав” тармағындағы токты сызықсыз элементпен анықтау. Есептік мәндерін тәжірибе мәндерімен салыстыру.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


3.3-сурет. Тұрақты ток көзі және сызықсыз элементі бар тізбектің сипаттамасы

 

Жұмыс тапсырмаларының нұсқалары әртүрлі бригадалар үшін төмендегі кестелерде келтірілген.

 

3.1-кесте

Сүлбе №

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

Е1, В

20

20

20

20

20

20

Е2, В

6

8

10

12

14

16

 

3.2-кесте

R, Ом

R1, Ом

R2, Ом

R4, Ом

R5, Ом

R6, Ом

СЭ

Элемент №

01

02

04

05

06

 

Ом шамасы

50

75

100

450

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


3.4-сурет                                                     3.5-сурет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


3.6-сурет                                                     3.7-сурет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


3.8-сурет                                                     3.9-сурет

 

 

3.5           Әдістемелік нұсқау

3.5.1 Егер күрделі электр тізбегінде бір тармақ сызықсыз элементпен болса, онда ондағы токты эквивалентті генератор әдісімен анықтауға болады. Ол үшін сызықсыз кедергісі бар тармақты бөліп аламыз, ал қалған бүкіл сүлбені “ав” қысқыштарына қатысты активті (белсенді) екіұштық түрінде аламыз (3.10-сурет). Сүлбе өз алдына тізбектей қосылған ЭҚК көзін E=Uав б.ж көрсетеді, ол “ав” тармағын ажыратқандағы кернеуіне тең болады және ол “ав” тармағындағы сызықсыз элементтегі кедергі және де сызықты екіұштының кіріс кедергісіне Rкір тең болады (3.11-сурет).

 

 

 

 

 

 

 

 

3.10-сурет                                                      3.11-сурет

 

3.5.2 Эквиваленті генератор әдісімен есептеу реті:

а) тұрақты токты есептеуде бір әдіспен (КТӘ, ТПӘ) міндетті түрде “ав” тұйықталмаған тармақтағы кернеуді табу керек;

б) қысқартылған ЭҚК кезінде “ав” қысқыштарына қатысты бүкіл сүлбенің кіріс кедергісін Rкір анықтау ;

в) есептік (тәжірибелік) және вольтамперлік сипаттамасы сызықсыз элементің негізінде осындай сүлбені жинау керек. Графикалық әдісті қолдана отырып “ав” тармақтарындағы токты анықтаймыз.

 

Мысалы:

Эквивалентті генератор әдісімен 3.13-суреттен “ав” тармағындағы токты анықтау.

 

Берілгені: R1=R0=2 Ом, R2=8 Ом, R3=4 Ом Е=60 В және де сызықсыз элементтің вольтамперлік сипаттамасы төмендегідей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.12-сурет. Сызықсыз элементтің ВАС

 

 

Шешімі:

“ав” тармағын ажыратамыз да Uав б.ж -ті түйіндік потенциалдар әдісімен табамыз.

 

 

;[См]-Өздік өткізгіштік.

.

 См;

 См;

 См;

 См.

 

 

 

             3.13-сурет

 

Түйіндік потенциалдық әдісі бойынша теңдеу құрамыз

                                                  (3.1)

Сан мәндерін орынына қойып, (3.2) теңдеуін аламыз

                                                             (3.2)

Осы тееңдеу жүйесін шеше отырып  мВ анықтаймыз. Сызықты бөлімі үшін сүлбенің Rкір есептеу үшін міндетті түрде R1, R2, R0 (немесе R4, R0, R3) кедергілерді ұшбұрышқа келтіріп (3.14-сурет, (а)), сосын жұлдызшаға түрлендіру керек (3.14-сурет, (в)).

 Ом;

 

 Ом;

 

 Ом;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


3.14-сурет

 Ом;

 Ом;

 Ом;

 Ом.

 


Сызықсыз элементтің вольтамперлік сипаттамаларының есептік берілгендері негізінде графикалық тәсілдің көмегімен тармақтағы тоқты сызықсыз элементпен анықтаймыз I=0.14  А (3.15-сурет).

 

 

 

 

 

3.15-сурет. Сызықсыз элементің

вольтамперлік сипаттамасы

 

Сызықсыз элементтердің вольтамперлік сипаттамаларының линеаризациясы

 

Егер біз сызықты элементте ток пен кернеудің белгілі үлкен емес аумақта өзгеретінін білсек, онда кейбір жақындаулармен қисықтың кесіндісін түзудің кесіндісімен ауыстыруға болады, мұндай ауыстыру линеаризация деп аталады.

 

Сызықсыз тізбектерді есептегенде статикалық және дифференциялдық кедергілер жайында түсінік енгізеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


3.16-сурет

3.16-суретте сызықсыз элементтің ВАС-ы көрсетілген. Жұмыс тәртібі “а” нүктесінде берілсін делік. “ав” кесіндісінің токқа, “ов” кескесіндісінің өлшеуін кернеуге қатынасын бастапқы координатты “а”-мен және ток осьтерімен қосатын, түзулер арасындағы b бұрышының тангенісіне пропорционал болатын статикалық кедергімен анықтаймыз

.

Тізбек бөлігіндегі кернеудің токқа айналу шегі өзінде немесе кернеуден ток бойынша жүргізілген туындысын дифференциалдық кедергі Rд анықтайды. Бұл кедергінің мөлшері a бұрышының вольтамперлік сипаттамасына “а” нүктесімен ток осьтеріде пайда болған.

Егер жұмыс бөлігінде вольтамперлік сипаттама тәжірибе жүзінде сызықты болса, онда есептеу кезінде сызықсыз элементті кернеу көзі мен сызықты кедергі Rд-ден құралған эквивалентті сүлбемен ауыстыруға болады.

 

 Мысалы:

3.17-суретте (а және б) екі сызықсыз элементтің вольтамперлік сипаттамасы көрсетілген, үлкен емес бөлікте “а” жұмыс нүктесін түзу сызықтармен ауыстыруға болады, олардың теңдеулері келесідей:

,

         .                                                                          (3.3)

немесе       

,

.                                                                          (3.4)

Сызықсыз элемент R1(I) (3.17, а, б-сурет) вольтамперлік сипаттамасы 3.17, а-суретте көрсетілгендей болсын делік. “а” жұмысшы нүктесінің кернеуі U және сызықсыз элементтегі ток I (3.3 және 3.4 теңдеулеріндегі) бірінші өрнектеледі.

Бұл сызықсыз элементтің эквивалентті сүлбесі 3.18, б-суретте көрсетілген, сонымен қатар ЭҚК Е01 токқа I қарай бағытталған, бірақ мұндай бағытта ЭҚК 1 нүкте потенциалы (3.18, а-суретте) 2 нүкте потенциалынан  мөлшерде биік тұрады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


3.17-сурет. Екі сызықсыз элементтердің вольтамперлік сипаттамасы

 

Соңғы мәнді RД-ға бөліп, мынадай қатынас аламыз

.

Ол ток көзінің эквивалентті сүлбесіне сәйкес келеді (3.18, в-сурет),

мұндағы .

 

 


Егер сызықсыз элемент (3.18, а-сурет) 3.17, б-суреттегідей вольтамперлік сипаттамаға ие болса, онда сондай бағыттарда ток пен кернеу (3.17, а-сурет) эквивалентті сүлбеде ЭҚК кернеуі мен ток көзі кері өзгереді.

 

 

 

 

 

 

  3.18-сурет. Ток пен кернеудің

         эквивалентті сүлбесі

 

Пайдаланған әдебиеттер тізімі

 

 

1. Зевеке Г.В., Ионкин П.А. Нетшул 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.2, т.3. –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. Шебес М.Р., Каблукова М.Р. Задачник по теории линейных электрических цепей. – М.: Высшая школа, 1990. – 544с.

6. Балабатыров С.Б. Электр техникасының теориялық негіздері. – Алматы: РИК, 1995. – 217б.

7. Атабеков Г.И., Купалян С.Д., Тимофеев А.Б., Хухриков С.С. Теоретические основы электротехники. ч.2 Нелинейные электрические цепи.- ч.3- Электромагнитное поле. –М.: Энергия, 1979+. –432с.

8. Сборник задач по теоретическим основам электротехники / Л.Д. Бессонов, И.Ги Демидова, М.Е. Заруди и др. –М.: Высшая школа, 2003. –528с.

9. Сборник задач и упражнений по теоретическим основам электротехники /Под ред. П.А. Ионкина. –М.: Энергоиздат, 1982. –768с.

10. Прянишников В.А. ТОЭ: Курс лекций: Учебное пособие – 3-е изд., перераб. и доп. – СПб., 2000. – 368с.

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

12. Денисенко В.И., Зуслина Е.Х. ТОЭ: Учебное пособие. –Алматы: АИЭС, 2000.-83с.

 

Мазмұны

 

Кіріспе...........................................................................................................................3

1 Зертханалық жұмыс №1. Электрлік энергия көзінің жұмыс тәртібі...................6

2 Зертханалық жұмыс №2. Тұрақты токтың сызықтық тізбегін зерттеу...............9

3 Зертханалық жұмыс №3. Тұрақты тоқтың сызықтысыз электр тізбегін зерттеу.........................................................................................................................15

4 Сызықсыз элементтердің вольтамперлік сипаттамаларының линеаризациясы.........................................................................................................21

Пайдаланған әдебиеттер тізімі.................................................................................24

 

 

 

 

 

2005 ж. жиын. жосп., реті 52    

 

 

Хаби Атаханович Иманбаев

Бұлбұл Оңғар

 

 

 

 

 

ЭТТ. Сызықты жӘне сызықсыз электрлік тізбектердегі орныққан процесстерді зерттеу

 

Зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқау

(Бакалавриат “050719-Радиотехника, электротехника және телекоммуникация” мамандығының студенттері үшін)

 

 

 

Редакторы Ж.А. Байбураева

 

 

 

 

Басуға рұқсат етіледі ________

Тиражы   дана 150

Көлемі 1.6 оқу баспа тапс.

 

Пішімі 60´84 1/16

№1 баспаханлық қағазы

Тапсырыс №

Бағасы  50 теңге

 

 

 

 

 

 

Алматы энергетика және байланыс институтының

көшірмелі-көбейткіш бюросы

480013 Алматы, Байтұрсынұлы 126 үй.