АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

  

Кафедра теоретических основ электротехники

 

 

                     

 

ТОЭ. Исследование линейных электрических цепей.

Методические указания и задания

к лабораторным работам

(для студентов специальности 050718 – Электроэнергетика)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2005

 

        Составители: В.И. Денисенко, Е.Х. Зуслина, Л.Н. Кондратенко.

        ТОЭ. Исследование линейных электрических цепей. Методические указания и задания к лабораторным работам.-Алматы, АИЭС, 2005.-42  с.

 

 

 

 

 

Методическая разработка содержит основные положения по подготовке, выполнению и оформлению лабораторных работ по дисциплинам ТОЭ1 и ТОЭ2.

Каждая лабораторная работа включает следующие разделы: цель работы, подготовка к работе, порядок выполнения работы, оформление и анализ результатов работы и выводы о проделанной работе.

Методическая разработка предназначена для студентов, обучающихся по специальности бакалавриата 050718 – Электроэнергетика.

Ил. 33,  табл. 21, библиогр. -  7 назв.

 

 

 

 

 

 

Рецензент: канд. техн. наук, профессор кафедры ЭССиС В.Н. Борисов   

 

 

 

 

 

 

 

 

Печатается по плану издания Алматинского института энергетики и связи на 2005 г.

 

 

 

 

 

 

 

Ó Алматинский институт энергетики и связи, 2005г.

 

Содержание

  Введение........................................................................................................................3

1 Порядок выполнения и правила оформления отчетов лабораторных работ..........................................................................................6

2 Лабораторная работа №1. Исследование цепей постоянного тока с помощью законов Ома и Кирхгофа...................................8

3 Лабораторная работа №2. Исследование линейной электрической цепи постоянного тока............................................................ 11

4 Лабораторная работа №3. Исследование цепей однофазного синусоидального тока........................................................................14

5 Лабораторая работа №4.Исследование резонанса напряжений..........................21

6 Лабораторная работа №5. Исследование цепей с взаимной индуктивностью.........................................................................................24

7 Лабораторная работа №6. Исследование трехфазной цепи при соединении фаз источника и приемника звездой...................26

8 Лабораторная работа №7. Исследование трехфазной цепи при соединении треугольником.............................................................34

9 Лабораторная работа №8. Исследование четырехполюсника.............................37

 Список литературы....................................................................................................42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Введение

Для повышения качества подготовки специалистов, формирования у студентов творческого мышления и инженерных навыков большое значение имеют лабораторные занятия.

Данная методическая разработка содержит описание обязательных лабораторных работ по ТОЭ1 и ТОЭ2 для студентов специальности Электроэнергетика”. Лабораторные задания представляют собой комплекс работ экспериментального и расчетного характера по исследованию линейных электрических цепей постоянного, синусоидального однофазного и трехфазного токов. Все лабораторные работы выполняются фронтальным методом после того, как материал данной темы изложен на лекции.

Практическая реализация лабораторных занятий на кафедре ТОЭ обеспечивается универсальными учебно-исследовательскими лабораторными стендами УИЛС - 2 

Стенд УИЛС-2 представляет собой стол, на котором закреплен пульт, состоящий из корпусов активных и пассивных блоков, соединенных наборным полем. В корпусах установлены соответствующие блоки.  В состав стенда входят 29 наборных элементов и соединительные провода со штекерами.

Пульт представляет собой металлический корпус активных блоков, содержащий блок постоянного напряжения БПН, блок переменного напряжения БПрН, блок трехфазного напряжения БТН, корпус пассивных блоков, содержащий блок переменного сопротивления БПС, блок переменной индуктивности БПИ, блок переменной емкости БПЕ, соединенных между собой наборным полем НП.

БПН содержит:

- регулируемый источник постоянного стабилизированного напряжения с напряжением на выходе от 0 до 25 В;

- нерегулируемый источник постоянного напряжения с напряжением на выходе около 20 В;

- «электронный ключ», применяемый для исследования переходных процессов.

Оба источника напряжения снабжены схемой защиты от короткого замыкания и перегрузок. Ток срабатывания защиты

БПрН представляет собой источник однофазного переменного напряжения  регулируемой частоты синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы.

Схема снабжена электронной защитой от короткого замыкания и перегрузок. Ток срабатывания защиты

БТН является источником трехфазного напряжения промышленной частоты. Все фазы электрически не зависят друг от друга.

Каждая фаза снабжена электронной защитой от короткого замыкания и перегрузок. Ток срабатывания защиты

БПС состоит из трех нерегулируемых резисторов  и трех регулируемых схем резисторов . Регулирование сопротивления  осуществляется ступенчато с помощью соответствующих переключателей.

БПИ состоит из трех нерегулируемых катушек индуктивности  и трех регулируемых схем индуктивности . Регулирование индуктивности осуществляется ступенчато с помощью соответствующих переключателей.

БПЕ состоит из трех нерегулируемых конденсаторов и трех регулируемых емкостей .  Регулирование емкости осуществляется ступенчато с помощью соответствующих переключателей.

На лицевых панелях блоков расположены органы сигнализации (индикаторы, лампы), органы управления (ручки переключателей, тумблеры, кнопки) и измерительные приборы.

НП представляет собой панель с 67 парами определенным образом соединенных гнезд, предназначенных для подключения и установки наборных элементов НЭ, представляющих собой элементы исследуемых цепей. НЭ выполнены в виде прозрачных пластмассовых коробочек, в торце которых имеется вилка, а внутри впаяны элементы электрических цепей.

Для включения активного блока тумблер СЕТЬ установить в положение ВКЛ, при этом загорится индикатор СЕТЬ.

Измерительные приборы БПН и БПрН предназначены для контроля величины тока и напряжения регулируемых источников напряжения. Регулирование осуществляется с помощью потенциометра.

Частота в БПрН регулируется переключателем ступенчато через 1 кГц и потенциометром плавно. Когда потенциометр ЧАСТОТА ПЛАВНО находится в крайнем правом положении, то частота выходного напряжения соответствует величине, указанной на переключателе ступенчатой регулировки с точностью .

Величину напряжения на выходе каждой фазы БТН можно регулировать ступенчато с помощью переключателей от 1 до 9 В и от 0 до 30 В.

При возникновении короткого замыкания либо перегрузки (неправильно собрана схема) в блоках срабатывает электронная защита, при этом загораются индикаторы ЗАЩИТА. После устранения причин возникновения короткого замыкания либо исправления ошибки в набранной схеме необходимо, нажав кнопку ЗАЩИТА, вернуть схему блока в рабочее положение, при этом индикатор гаснет.

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Порядок выполнения и правила оформления отчетов лабораторных работ

 

Задание на выполнение соответствующей лабораторной работы студент получает на предыдущем занятии (за 1-2 недели).

Каждый студент самостоятельно готовит отчет для выполнения  лабораторной работы, знакомится с целью лабораторного задания, основными теоретическими положениями проводимого эксперимента.

Перед выполнением экспериментальной части студент проходит собеседование по вопросам подготовки, показывает преподавателю подготовленный отчет для выполнения лабораторной работы и получает допуск к работе.

После выполнения экспериментальной части, отчет дооформляется: проводится сравнение теории с экспериментом, строятся необходимые графики, проводится анализ результатов и делаются выводы по работе.

Отчет по лабораторной работе защищается каждым студентом на текущем  или на следующем лабораторном занятии, или на консультации.

К выполнению следующей лабораторной работы допускается студент, выполнивший и защитивший предыдущую лабораторную работу.

 

Отчет содержит титульный лист и следующие разделы:

- цель работы;

- основные теоретические положения и ответы на вопросы подготовки;

- краткие сведения об эксперименте;

- принципиальная схема исследуемой цепи;

- перечень приборов  и элементов;

- расчетные формулы, вычисления, предполагаемые графики исследуемых электрических величин и режимов цепи;

- результаты исследования (таблицы, графики, числовые значения параметров и электрических величин);

- выводы.

Отчеты оформляются на листах белой или линованной бумаги формата А4 (210х297 мм), которые заполняются с одной стороны. В тексте, написанном четко и аккуратно пастой одного цвета, допускается применение только общепринятых обозначений или сокращений, расшифрованных при первом упоминании.

 Предлагается примерная форма титульного листа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ СВЯЗИ

 

КАФЕДРА ТОЭ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОТЧЕТ по работе №

 

 

_________________________________________________________________

(полное наименование работы)

_________________________________________________________________

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                     Работа выполнена _______________________

                                                                                        (дата выполнения)

                                      

                                          Студентом______________________________

                                                                                 (фамилия и инициалы)

 

                                           Группа ______________________________                                                                   

                                                                                                         
                                                                                                        (шифр группы)

                                           Совместно со студентами________________

 

                                         Отчет принят__________________________

                                                                                (дата принятия отчета)

                                         Преподаватель_________________________

                                                                                                      (Ф.И.О.) 

 

 

Алматы 200...

 2 Лабораторная работа №1. Исследование цепей постоянного тока с помощью законов Ома и Кирхгофа

2.1Цель работы

Получение навыков экспериментального исследования цепей постоянного тока.

 

2.2 Подготовка к работе

Повторить раздел курса ТОЭ «Линейные электрические цепи постоянного тока»:

//Л1// с. 9-38;

//Л2// с. 28-39;

//Л3// с. 129-160.

Письменно ответить на следующие вопросы:

2.2.1Привести формулировки законов Ома и Кирхгофа.

2.2.2Каковы особенности применения законов Кирхгофа при анализе цепей с источниками тока?

2.2.3Какой источник энергии называется источником напряжения (ЭДС) и какой источником тока? Привести электрические схемы реальных и идеальных источников напряжения и тока.

2.2.4Каким образом экспериментально определить ЭДС источника напряжения?

2.2.5Как с помощью вольтметра определить величину и знак потенциала любой точки цепи по отношению к точке, потенциал которой принят равным нулю?

2.2.6 Что такое потенциальная диаграмма цепи, как ее получить экспериментально?

 

2.3 Порядок выполнения работы

2.3.1 Собрать цепь (рисунок 1.1).

2.3.2 Измерить ток в цепи, ЭДС , сопротивления всех резисторов и напряжения на них.

Таблица 1.1

Ток в цепи I=   ; ЭДС Е=

Резистор

 

Напряжение,В

 

 

 

 

 

 

Сопротивление,Ом

(эксперимент)

 

 

 

 

 

 

Проводимость, См

 

 

 

 

 

 

Сопротивление,Ом

(расчеты)

 

 

 

 

 

 

2.3.3 Согласно варианту задания (рисунок 1.2-1.7) изобразить исследуемую схему, задаться положительными направлениями токов в ветвях. Собрать цепь из резисторов, использованных в п.2.3.2, и источников напряжения. При сборке предусмотреть клеммы для подключения измерительных приборов. Ампервольтметры подключить в соответствии с выбранными направлениями токов.

2.3.4 Измерить токи в ветвях и напряжения на всех резисторах.

 

 

Таблица 1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

2.3.5 Принять условно потенциал одного из узлов за нуль. Измерить потенциалы всех точек, указанных на схеме. Результаты занести в таблицу 1.3.

 

Таблица 1.3

,

,

,

,

,

,

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Оформление и анализ результатов работы

2.4.1 Используя закон Ома, определить величины сопротивлений ,сравнить полученные значения с экспериментальными. Рассчитать проводимости Результаты занести в таблицу 1.1.

2.4.2 Рассчитать токи в ветвях, используя любой метод расчета цепей постоянного тока.

2.4.3 Построить потенциальную диаграмму для внешнего контура исследуемой цепи (рисунок 1.2-1.7).

 

Таблица 1.4

Узлы

 

1

2

3

Сумма токов

мA

 

 

 

Максимальный ток в узле

мА

 

 

 

Погрешность

%

 

 

 

 

2.4.4.Проверить выполнение 1 закона Кирхгофа для цепи (рисунок 1.2-1.7). Рассчитать для каждого узла погрешность измерения токов.

где - наибольший из токов данного узла. Результаты занести в таблицу 1.4

2.4.5 Проверить выполнение второго закона Кирхгофа для цепи (рисунок 1.2-1.7). Рассчитать для каждого контура погрешность измерения напряжений.

где  - наибольшее из напряжений данного контура. Результаты занести в таблицу 1.5.

 

Таблица 1.5

Контуры

 

1

2

3

Сумма напряжений

В

 

 

 

Максимальное напряжение в контуре

В

 

 

 

Погрешность

%

 

 

 

 

2.4.6 Сделать выводы о проделанной работе.

 

 3 Лабораторная работа №2. Исследование линейной электрической цепи постоянного тока

 

3.1 Цель работы

Получение навыков экспериментального исследования цепей постоянного тока методами наложения и активного двухполюсника

 

3.2 Подготовка к работе

Повторить раздел курса ТОЭ «Линейные электрические цепи постоянного тока»:

//Л1//с. 39-61;

//Л2//с. 40-69.

Письменно ответить на следующие вопросы:

3.2.1 В чем суть принципа наложения?

3.2.2 Что такое входная проводимость ветви, взаимная проводимость двух ветвей?

3.2.3 Как опытным путем определяются входные и взаимные проводимости ветвей?

3.2.4  Как записать ток в какой-либо ветви при помощи ЭДС источников и входных, и взаимных проводимостей ветвей?

3.2.5 В чем суть метода активного двухполюсника?

3.2.6 Как рассчитать входное сопротивление активного двухполюсника?

3.2.7 Каково условие передачи максимальной мощности от активного двухполюсника к нагрузке?

3.2.8 Привести формулы расчета эквивалентного сопротивления при последовательном, параллельном, смешанном соединении сопротивлений, а также формулы преобразования треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду сопротивлений и наоборот.

3.2.9 Привести графики зависимостей  для рисунка 2.2.

 

3.3 Порядок выполнения работы

3.3.1 Измерить ЭДС источников энергии и собрать цепь (рисунок 2.1).

3.3.2 Измерить токи  при действии первого источника ЭДС Е1.

3.3.3 Измерить токи  при действии второго источника ЭДС Е2.

3.3.4 Измерить токи при действии двух источников ЭДС. Результаты занести в таблицу 2.1

 

Таблицу 2.1

Вид исследования

Экспериментально

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоретически

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                          Рисунок 2.1

 

                                              Рисунок 2.2

3.3.5 Собрать цепь (рисунок 2.2).

3.3.6 Изменяя сопротивление R от бесконечности (режим холостого хода-ветвь разомкнута) до нуля (режим короткого замыкания –сопротивление закорочено), снять 5-6 значений тока  тока , напряжения  Результаты занести в таблицу 2.2.

 

Таблица 2.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4 Оформление и анализ результатов работы

3.4.1 Используя 1 закон Кирхгофа и экспериментальные значения токов , рассчитать токи в остальных ветвях. Результаты занести в таблицу 2.1.

3.4.2 Применяя принцип наложения, рассчитать все токи при действии двух источников ЭДС Е1 и Е2 . Результаты расчета сравнить с экспериментальными данными.

3.4.3 По данным таблицы 2.1 рассчитать входные и взаимные проводимости ветвей . Используя эти значения, написать выражение для токов  и  через ЭДС Е1 и Е2 согласно принципу наложения.

3.4.4 Рассчитать мощность Р, выделяемую на сопротивление R, по данным п. 3.6. Результаты занести в таблицу 2.2.

3.4.5 По данным таблицы 2.2 построить графики .

3.4.6 Рассчитать входное сопротивление активного двухполюсника относительно ветви с током  двумя способами:

а) по значениям ;

б) как эквивалентное сопротивление двухполюсника.

3.4.7 Сделать выводы о проделанной работе.

 

4 Лабораторная работа №3. Исследование цепей однофазного синусоидального тока

 

4.1 Цель работы

Получение навыков экспериментального исследования неразветвленных и разветвленных цепей однофазного синусоидального тока.

4.2 Подготовка к работе

При подготовке к работе необходимо изучить разделы курса ТОЭ, относящиеся к цепям однофазного синусоидального тока.

//Л1//.с. 63-85; 92-100; 161-164.

Выполнить следующее:

4.2.1 Записать закон Ома в комплексной форме и для действующих значений  неразветвленной цепи  (рисунок 3.1).

4.2.2 Составить уравнения по законам Кирхгофа в комплексной форме для одной из цепей на рисунках 3.3÷3.8 (в соответствии с вариантом задания).

4.2.3 Построить векторные диаграммы токов и напряжений для цепей, представленных на рисунках 3.1,3.2 и для одной из цепей рисунков 3.4÷3.8 (в соответствии с вариантом).

4.2.4 Построить качественно топографическую диаграмму для одной из схем рисунков 3.3÷3.8 (в соответствии с вариантом).

4.2.5 Построить круговую диаграмму токов для схемы (рисунок 3.9), при изменении сопротивления емкости

4.2.6 Написать формулы для расчета активной, реактивной и полной мощностей, а также уравнение энергетического баланса в цепях синусоидального тока.

 

4.3 Порядок выполнения работы

 

4.3.1 Собрать цепь по схеме  (рисунок 3.1.). Установить напряжение на входе в пределах от 5 до 15 В, частоту источника  порядка 1000Гц. Активное сопротивление .; индуктивность катушки , емкость  Измерить ток и напряжения на всех элементах, а также активное сопротивление катушки индуктивности . Результаты измерений занести в таблицу3.1.

Таблица 3.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

4.3.2 Собрать цепь по схеме (рисунок 3.2). Напряжение на входе установить в пределах от 5 до 15 В, частоту источника  порядка 1000Гц. Активное сопротивление .; индуктивность катушки , емкость  Измерить ток и напряжения на всех элементах, а также активное сопротивление катушки индуктивности . Результаты измерений занести в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3.3 Собрать цепь в соответствии с вариантом задания (таблица 3.3) по одной из схем, представленных на рисунках 3.3÷3.8 . Установить напряжение на входе в пределах от 5 до15 В, частоту источника  порядка 1000Гц. Параметры элементов выбрать в соответствии с данными таблицы 3.3. Измерить токи во всех ветвях, напряжения на всех элементах цепи и на параллельном участке . Результаты измерений представить в виде таблицы, в которой указать величину напряжения, частоту источника, параметры всех элементов (сопротивлений, индуктивностей и емкостей), величину токов во всех ветвях и напряжений на всех участках цепи, активное сопротивление катушки индуктивности.

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.3

Ва

ри

ант

№ схемы

1

3.3

50÷100

50÷100

 

10÷20

10÷30

 

 

 

2÷4

2

3.4

50÷100

 

50÷100

 

20÷30

 

2÷4

 

2÷3

3

3.5

50÷100

50÷100

 

10÷20

 

20÷30

 

2÷4

 

4

3.6

50÷100

50÷100

 

 

10÷30

 

2÷4

 

2÷4

5

3.7

50÷100

50÷100

50÷100

10÷30

 

10÷30

 

2÷4

 

6

3.8

50÷100

50÷100

50÷100

 

10÷30

 

2÷4

 

2÷4

 

 

 

4.3.4 Собрать цепь по схеме (рисунок 3.9). Напряжение на входе установить в пределах от 5 до 15 В, частоту источника  порядка 1000Гц. Активное сопротивление .; индуктивность . Изменяя сопротивление емкости от 0 до ¥, снять показание амперметров и вольтметра. Напряжение на входе необходимо поддерживать неизменным. Результаты измерений для 4-5 значений емкости занести в таблицу 3.4.

 

Таблица 3.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4 Оформление и анализ результатов работы

4.4.1 По данным таблицы 3.1 построить векторную диаграмму тока и напряжений для схемы рисунка 3.1. Проверить выполнение второго закона Кирхгофа.

4.4.2 Используя данные таблицы 3.2, построить векторную диаграмму напряжений и токов для схемы  (рисунок 3.2). По векторной диаграмме проверить выполнение первого закона Кирхгофа.

4.4.3 По данным пункта 3.3 построить векторную диаграмму токов и напряжений для исследуемой цепи.

Рассчитать активную, реактивную и полную мощности источника. Проверить соотношение, связывающее эти мощности.

 Составить уравнение баланса активной мощности для исследуемой цепи и проверить его выполнение.

4.4.4 Используя данные таблицы 3.4, построить геометрическое место конца вектора тока I на входе цепи, представленной на рисунке 3.4, при изменении сопротивления емкости С от ¥ до 0. Сопоставить полученную экспериментальную диаграмму с теоретической.

4.4.5 Сделать выводы о проделанной работе


 


 


 

 

 

 

 

5 Лабораторная работа № 4. Исследование резонанса напряжений

5.1 Цель работы

Получение навыков экспериментального исследования резонансных явлений в электрических цепях.  

5.2 Подготовка к работе

Повторить раздел курса ТОЭ «Резонанс в электрических цепях». Л1. с. 105-113; Л2 с.108-116; Л3. с.302-317.

 

Письменно ответить на следующие вопросы:

 5.2.1 Какой режим работы электрической цепи называется резонансом? Записать условие резонанса.

5.2.2 В каких электрических цепях возникает резонанс напряжений, резонанс токов? Нарисовать электрические схемы этих цепей.

5.2.3 При каком условии в электрической цепи возникает резонанс напряжений?

5.2.4 Как рассчитать резонансную угловую частоту  и резонансную частоту ?

5.2.5 Какая величина называется характеристическим сопротивлением контура?

5.2.6 Записать формулы для расчета полного сопротивления цепи и тока в режиме резонанса напряжений.

5.2.7 Как рассчитать напряжение на индуктивности и емкости при резонансе напряжений?

5.2.8 Как определяется добротность последовательного колебательного контура? Во сколько раз напряжение на индуктивности и емкости в режиме резонанса превышает входное напряжение при добротностях ?

5.2.9 Построить векторные диаграммы для электрической цепи с последовательно соединенными участками :

а) при резонансе;

б) до и после резонанса.

5.2.10 Как рассчитать угол сдвига фаз  между током и напряжением на входе последовательного колебательного контура?

5.2.11 Построить график зависимости . Какому значению равен угол сдвига фаз   при резонансе?

5.2.12 Построить частотные характеристики цепи .

5.2.13 Построить резонансные кривые .

5.2.14 Построить резонансные кривые  для последовательных колебательных контуров с разной добротностью.

5.2.15 Как определить полосу пропускания последовательного колебательного контура?

Рассчитать согласно заданному варианту (таблица 4.1) резонансные частоты   и ; характеристическое сопротивление контура; активное сопротивление контура для  двух значений добротности .

 

 

 

Таблица 4.1

Вариант

1

0,02

1

2

0,01

3

3

0,01

3,5

4

0,02

2

5

0,01

2

6

0,02

3

       

 

 

Рисунок 4.1

5.3 Порядок выполнения работы

5.3.1 Собрать последовательный колебательный контур (рисунок 4.1). Установить напряжение на входе В. В качестве резистора, катушки и конденсатора использовать блоки переменных сопротивления, индуктивности и емкости или элементы наборного поля. Установить номинальные значения параметров согласно варианту задания (таблица 4.1). Сопротивление резистора определяется по формуле , где R- активное сопротивление контура, рассчитанное для добротности ;  - активное сопротивление катушки индуктивности.

5.3.2 Изменяя частоту входного напряжения, снять зависимости  для контура с добротностью . Измеренные значения занести в таблицу 4.2. Во время работы действующее значение входного напряжения поддерживается неизменным.

5.3.3 Установить сопротивление резистора в контуре для добротности . Изменяя частоту входного напряжения, снять зависимость . Измеренные значения занести в таблицу 4.2.

5.3.4 Установить частоту источника , входное напряжение 3-5 В, сопротивление резистора, соответствующее добротности . Изменяя емкость, снять зависимость . Измеренные значения занести в таблицу 4.3.

 

5.4 Оформление и анализ результатов работы

5.4.1 По экспериментальным данным таблицы 4.2 построить резонансные кривые  . Напряжение  рассчитать по формуле , сравнить с теоретическими кривыми, сделать выводы.

5.4.2 Рассчитать зависимости  для добротностей и  по данным таблицы 4.2. Построить графики зависимости . По резонансным кривым   определить граничные частоты для двух значений добротности 2,5 и 5, сделать выводы.

5.4.3 Определить по экспериментальным данным (таблица 4.2) резонансную частоту по максимальному значению тока в цепи при неизменном входном напряжении.

5.4.4 Рассчитать и построить график зависимости угла  от частоты;  где . Сравнить с теоретической кривой, сделать выводы.

5.4.5 Рассчитать полную и активную мощности при резонансе по экспериментальным данным (таблица 4.2), сделать выводы.

5.4.6 По экспериментальным данным (таблица 4.2) определить добротность контура . Сравнить с заданными значениями.

5.4.7 По экспериментальным данным (таблица 4.3) построить зависимости .

5.4.8 Сделать выводы по работе.

 

Таблица 4.2

Добротность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.3

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Лабораторная работа №5. Исследование цепей с взаимной индуктивностью

6.1 Цель работы

Получение навыков экспериментального исследования цепей, содержащих индуктивно связанные катушки.

6.2 Подготовка к работе

Повторить раздел «Цепи с взаимной индуктивностью» с. 114-123; 127-129.

Выполнить следующее:

6.2.1 Дать определение и понятие индуктивно связанных элементов цепи. Представить формулу для коэффициента связи.

6.2.2 Показать, как определяются э.д.с и напряжение взаимной индукции. Привести их выражения для мгновенных значений и в комплексной форме.

6.2.3 Дать определение одноименных зажимов. Объяснить, как можно произвести разметку одноименных зажимов.

6.2.4 Записать уравнение по второму закону Кирхгофа в комплексной форме и построить векторную диаграмму тока и напряжений для последовательного соединения индуктивно связанных катушек при согласном и встречном включении.

6.2.5 Записать систему уравнений по законам Кирхгофа в комплексной форме и построить векторную диаграмму напряжений и токов при параллельном соединении индуктивно связанных катушек для двух вариантов: при подключении одноименных зажимов к одному узлу и к разным узлам.

 

6.3 Порядок выполнения работы

 

6.3.1 Собрать цепь в соответствии с рисунком 5.1. Напряжение источника установить в пределах , частоту f-порядка 1000Гц. Записать показания вольтметра и амперметра. Отключить цепь от источника и  с помощью омметра измерить активное сопротивление катушки. Измерения провести для каждой катушки.

6.3.2 Собрать цепь в соответствии с рисунком 5.2. Напряжение источника установить в пределах , частоту порядка 1000Гц. Измерить и записать величину напряжений  и тока .

6.3.3 Собрать цепь с последовательным соединением двух индуктивно связанных катушек (рисунок 5.3). Напряжение на входе установить в пределах  , частоту источника f=1000Гц. Измерить ток и напряжения на входе и на зажимах каждой катушки. Поменять порядок подключения зажимов второй катушки и заново измерить ток. По результатам измерений определить  одноименные зажимы двух катушек.

6.3.4 Собрать цепь в соответствии с рисунком 5.4, подключив одноименные зажимы двух катушек к одному узлу. Записать показания всех приборов при напряжении источника в пределах  и частоте f=1000Гц. Изменить порядок подключения зажимов второй катушки и записать вновь показания всех приборов (напряжение источника оставить неизменным).

6.3.5 Собрать цепь в соответствии с рисунком 5.5. Установить напряжение на входе  порядка  при частоте f=1000Гц. Сопротивление нагрузки . Записать показания всех приборов.

 

6.4 Оформление и анализ результатов работы

 

6.4.1 По результатам измерений п. 6.3.1 рассчитать индуктивное сопротивление  и индуктивность каждой катушки .

6.4.2 По экспериментальным данным п. 6.3.2 рассчитать сопротивление взаимной индукции  и взаимную индуктивность М. С учетом значений  рассчитать коэффициент индуктивной связи .

6.4.3 Построить векторные диаграммы тока и напряжений для согласного и встречного включения катушек индуктивности. Сопоставить результаты экспериментальных исследований по п. 6.3.3 с расчетными значениями, полученными с помощью векторных диаграмм.

6.4.4 По результатам измерений п. 6.3.4 построить векторную диаграмму токов и напряжений при подключении  одноименных зажимов к одному узлу и при подключении к разным узлам. Сопоставить результаты расчетов по векторным диаграммам с экспериментальными данными.

6.4.5 Построить векторную диаграмму для схемы рисунка 5.5, приняв за исходный вектор тока . Значение тока  принять равным экспериментальному значению, измеренному в п. 6.3.5. Определить по векторной диаграмме  и сравнить его с измеренным в п.6.3.5.

6.4.6 Сделать выводы о проделанной работе.

 

 

              Рисунок  5.1                                            Рисунок 5.2

 

Рисунок 5.3

 

 


 

Рисунок 5.4

 

 

                                                  Рисунок 5.5

 

 

 

 

 

 

7 Лабораторная работа № 6. Исследование трехфазной цепи при соединении фаз источника и приемника звездой

 

7.1 Цель работы

Получение навыков экспериментального исследования трехфазных цепей при соединении источника и приемника звездой. Экспериментально изучить основные соотношения фазных и линейных величин в симметричных и несимметричных режимах, роль нейтрального провода.

 

7.2 Подготовка к работе

Повторить раздел курса ТОЭ «Трехфазные цепи»:

//Л1//с. 169-177; 179-182; 185-186; пример 10.1//Л2//с. 184-199.

 

Ответить на вопросы:

7.2.1 Какое соединение фаз источника и приемника называется «соединение звездой»?

7.2.2 Какие точки на схеме трехфазной цепи называют нейтральными, какой провод называют нейтральным (нулевым) проводом?

7.2.3 Какие провода называются линейными, какие величины токов и напряжений называют фазными, какие линейными?

7.2.4 Какой режим трехфазной цепи называется симметричным?

7.2.5 Какие соотношения между фазными и линейными величинами токов и напряжений при симметричном режиме, какому значению равны ?

7.2.6 Записать формулу для расчета напряжений  по методу двух узлов.

7.2.7 Построить векторные диаграммы токов и топографические диаграммы напряжений для трехфазной цепи без нейтрального провода при следующих режимах:

- симметричный режим (во всех фазах активные сопротивления );

- аварийные режимы – обрыв и короткое замыкание одной из фаз приемника согласно варианту, сопротивления двух других фаз активные и равные;

Определить по топографическим и векторным диаграммам, как изменяются токи и напряжения в аварийных режимах по сравнению с симметричным режимом.

7.2.8 Построить годограф потенциала точки n для следующих режимов:

- сопротивление R в одной из фаз согласно варианту  изменяется от 0 до , сопротивления двух других фаз активные и равные.

- емкость С в одной из фаз  изменяется от 0 до , сопротивления двух других фаз активные и равные;

7.2.9 Построить векторные диаграммы токов и топографические диаграммы напряжений для трехфазной цепи с нейтральным проводом при следующих режимах:

- симметричный режим (во всех фазах приемника активные сопротивления);

- аварийный режим – обрыв одной из фаз нагрузки согласно варианту, сопротивление двух других фаз активные и равные;

- неоднородная нагрузка согласно варианту.

Пользуясь топографическими и векторными диаграммами, определить, как изменяются по сравнению  с симметричным режимом токи и напряжения  в несимметричных  режимах;

7.2.10 Нарисовать схемы трехфазной цепи при соединении «звезда-звезда» с нейтральным проводом и без нейтрального провода (рисунок 6.1-6.2).

Нарисовать таблицы 6.1,6.2.

 

7.3 Порядок выполнения работы

7.3.1 Измерить параметры используемых в работе сопротивлений резисторов . Подобрать равные сопротивления резисторов .

7.3.2  Включить блок трехфазных напряжений и установить значение фазных ЭДС в соответствии с заданием преподавателя. Собрать фазы источника звездой.

7.3.3 Собрать трехфазную цепь при соединении фаз источника и приемника  звездой с нейтральным проводом.  Нейтральные точки источника и приемника соединить накоротко через амперметр. Сопротивления всех фаз приемника активные и равные:   (симметричный режим). Измерить токи в фазах приемника, ток в нейтральном проводе , фазные и линейные напряжения приемника. Результаты измерений занести в таблицу 7.1.

7.3.4 Экспериментально исследовать аварийный режим, возникающий в цепи с нейтральным проводом при обрыве одной из фаз приемника (согласно варианту). Сопротивление двух других фаз приемника такие же, как в п. 7.3.3. Измерить токи в фазах приемника, , фазные и линейные напряжения приемника. Результаты измерений занести в таблицу 7.1.

7.3.5 Экспериментально исследовать несимметричный режим в трехфазной цепи с нейтральным проводом при изменении активного сопротивления в одной из фаз приемника (согласно варианту). Сопротивление двух других фаз приемника такие же, как в п. 7.3.3. Измерить токи в фазах приемника, ток , фазные и линейные напряжения приемника. Результаты измерений занести в таблицу 7.1.

7.3.6 Экспериментально исследовать несимметричный режим в трехфазной электрической цепи с нейтральным проводом. Включить в фазы приемника активное сопротивление R, индуктивность L, емкость С (согласно варианту). Результаты измерений занести в таблицу 7.1.

7.3.7 Собрать симметричную трехфазную цепь при соединении фаз  источника и приемника звездой. Оборвать нейтральный провод. Между нейтральными точками источника и приемника подключить вольтметр. Сопротивление всех фаз приемника такие же, как в п. 7.3.3. Измерить токи в фазах приемника, фазные и линейные напряжения приемника, напряжение смещения нейтрали  . Результаты измерений занести в таблицу 7.2.

7.3.8 Экспериментально исследовать аварийный режим, возникающий в трехфазной цепи без нейтрального провода при обрыве одной из фаз приемника, фаза та же, что и в п. 7.3.4 (режим «холостого хода»). Сопротивления двух других фаз нагрузки такие же, как в п. 7.3.3 Измерить токи, фазные и линейные напряжения приемника, напряжение смещения нейтрали . Результаты измерений занести в таблицу 7.2.

7.3.9 Экспериментально исследовать аварийный режим, возникающий в трехфазной электрической цепи без нейтрального провода при коротком замыкании одной из фаз нагрузки (фаза та же, что и в п. 7.3.4). Сопротивление двух других фаз приемника, такие же как в п. 7.3.3. Измерить токи, фазные и линейные напряжения приемника, напряжение смещения нейтрали . Результаты измерений занести в таблицу 7.2.

7.3.10 Экспериментально исследовать несимметричный режим в трехфазной электрической цепи без нейтрального провода. Включить в одну из фаз (фаза та же, что и в п. 7.3.4) переменное активное сопротивление, сопротивления других фаз приемника одинаковые и такие же, как в п. 7.3.3. Измерить токи, фазные и линейные напряжения, напряжение смещения нейтрали  для 2-х значений переменного активного сопротивления. Результаты измерений занести в таблицу 7.2.

7.3.11 Экспериментально исследовать несимметричный режим в трехфазной электрической цепи без нейтрального провода. Включить в одну из фаз (фаза та же, что и в п. 7.3.4) переменную емкость С, сопротивление двух других фаз активные и одинаковые (такие же, как в п. 7.3.3). Измерить токи,  фазные и линейные напряжения, напряжение смещения нейтрали  для 2-х значений емкости С. Результаты измерений занести в таблицу 7.2.

 

7.4 Оформление и анализ результатов работы

7.4.1По экспериментальным данным п. 7.3.3 построить топографическую диаграмму напряжений (на топографической диаграмме указать положение нейтральной точки N источника и приемника n), векторную диаграмму токов.

Проверить соотношение между линейными и фазными напряжениями в симметричном режиме.

По известным значениям фазных напряжений и сопротивлений фаз нагрузки рассчитать действующее значение токов в  фазах нагрузки. Ток в нейтральном проводе  определить из векторной диаграммы, убедиться, что в симметричном режиме ток . Результаты расчета занести в таблицу 7.1. Сравнить теоретические значения с экспериментальными.

7.4.2 По экспериментальным данным п. 7.3.4 построить топографическую диаграмму  напряжений и векторную диаграмму токов в фазах нагрузки. Определить по векторной диаграмме ток . Результат занести в таблицу 7.1 (в строку «Теоретические исследования»). Пользуясь построенными теоретически топографической и векторной диаграммами (п. 7.2.9), определить значения напряжений и токов при обрыве одной из фаз нагрузки(фаза та же, что в п. 7.3.4). Результаты занести в таблицу 7.1.

7.4.3По экспериментальным данным п. 7.3.5 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. По векторной диаграмме токов определить ток в нейтральном проводе . Сравнить с током , определенным экспериментально. Результаты занести в таблицу 7.2.

7.4.4По экспериментальным данным п. 7.3.6 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. По векторной диаграмме токов определить ток в нейтральном проводе . Сравнить с током , определенным экспериментально. Результаты занести в таблицу 7.2.

7.4.5 По экспериментальным данным п. 7.3.3, 7.3.4, 7.3.5 построить график зависимости  от тока в фазе с переменным сопротивлением.

7.4.6 По экспериментальным данным п. 7.3.7 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. Пользуясь теоретически построенными диаграммами (п. 7.2.7), определить значения напряжений и токов. Результаты занести в таблицу 7.2 (в строку «Теоретические исследования»).

7.4.7 По экспериментальным данным п. 7.3.8 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. Пользуясь теоретически построенными диаграммами (п. 7.2.7), определить теоретические значения напряжений и токов. Результаты занести в таблицу 7.2  (в строку « Теоретические исследования»).

7.4.8 По экспериментальным данным п. 7.3.9 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. Пользуясь теоретически построенными диаграммами (п. 7.2.7), определить теоретические значения напряжений и токов. Результаты занести в таблицу 7.2 (в строку «Теоретические исследования»).

7.4.9 По экспериментальным данным п. 7.3.10 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. Рассчитать напряжение смещения нейтрали  для двух значений переменного активного сопротивления (значения сопротивлений такие, как п. 7.3.10), отложить эти напряжения на топографической диаграмме и отметить на диаграмме нейтральные точки приемника n для этих же значений сопротивлений. Определить по диаграмме теоретические значения фазных напряжений приемника . По найденным значениям фазных напряжений приемника рассчитать токи . Результаты занести в таблицу 7.2 (в строку «Теоретические исследования»). Показать, что годографом n является прямая линия.

7.4.10 По экспериментальным данным п. 7.3.11 построить топографическую диаграмму напряжений и векторную диаграмму токов. На топографической диаграмме построить годограф потенциала точки n (круговую диаграмму), определить положение точки n на круговой диаграмме для двух значений емкости С (как в п. 7.3.11) и фазные напряжения приемника ; рассчитать токи . Результаты занести в таблицу 7.2 (в строку «Теоретические исследования»).

7.4.11 Для всех исследуемых режимов работы трехфазной цепи:

- сравнить экспериментальные значения с теоретическими и сделать выводы;

- сравнить значения токов и напряжений в трехфазной цепи с нейтральным проводом и при его обрыве, сделать выводы и оценить роль нейтрального провода.   

     

 

 

 

 

 

Таблица6.1

Ре

жим

ра-

бо-

ты

Вид

ис-

сле-

дов.

 

Значение напряжения, В

 

 

 

Значения

токов, мА

 

 

 

экс-пер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

теор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица6.2

Ре

жим

ра-

бо-

ты

Вид

ис-

сле-

дов.

 

Значение напряжения, В

 

 

 

Значения

токов, мА

 

 

 

экс-пер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

теор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6.3

 

Вариант

 

 

Режим работы цепи

Обрыв и короткое замыкание

Переменное сопротив-

ление

R в фазе

Переменная емкость С в фазе

Неоднородная

нагрузка

фаза А

фаза В

фаза С

1

2

3

4

5

6

В

A

C

B

A

C

В

A

C

B

A

C

В

A

C

B

A

C

L

C

R

R

C

L

C

R

C

L

L

R

R

L

L

C

R

C

 

 

8 Лабораторная работа №7. Исследование трехфазной цепи при соединении треугольником

 

8.1 Цель работы

Получение навыков экспериментального исследования трехфазных цепей при соединении треугольником.

8.2 Подготовка к работе

Повторить раздел курса ТОЭ «Трехфазные цепи»:

//Л1//с.169-178; 180; 185-186; пример 10.2;

//Л2//с. 184-199.

Нарисовать схему трехфазной цепи при соединении треугольником. На схеме указать линейные и фазные токи, напряжения (рисунок 7.1).

Ответить на вопросы:

8.2.1 Как связаны линейные и фазные токи, напряжения в трехфазной цепи при соединении треугольником?

8.2.2 Каково соотношение между линейными и фазными токами в симметричном режиме?

8.2.3 Построить топографическую диаграмму и векторную диаграмму токов в симметричном режиме, сопротивления нагрузки во всех фазах активные и равные .

8.2.4 Нарисовать схему и построить векторную диаграмму токов и напряжений в аварийном режиме при обрыве линейного провода согласно варианту.

8.2.5 Нарисовать схему и построить векторную диаграмму токов и напряжений в аварийном режиме при обрыве фазы приемника согласно варианту.

8.2.6 Нарисовать схему и построить топографическую диаграмму и векторную диаграмму токов трехфазной цепи с нагрузкой, соединенной треугольником, состоящей из резистора, индуктивности и емкости согласно варианту.  

8.2.7 Нарисовать таблицу 7.1. Определить по диаграммам, как изменяются токи и напряжения в несимметричных режимах по сравнению с симметричным.

8.3 Порядок выполнения работы

8.3.1 Собрать трехфазную цепь с нагрузкой, соединенной треугольником, состоящей из трех резисторов с одинаковыми сопротивлениями . Установить значения фазных ЭДС по указанию преподавателя. Предусмотреть  приборы для измерения напряжений и токов. Измерить значения фазных и линейных токов и напряжений в симметричном режиме и занести их в таблицу 7.1.

8.3.2 Экспериментально исследовать аварийный режим в цепи при обрыве одного из линейных проводов согласно варианту. Сопротивления нагрузки такие же, как в п. 8.3.1. Измерить значения напряжений источника и приемника, токов в аварийном режиме и занести их в таблицу 7.1.

8.3.3 Экспериментально исследовать аварийный режим в цепи при обрыве одной из фаз нагрузки согласно варианту. Сопротивление двух других фаз нагрузки такие же, как в п.8.3.1. Измерить значение напряжений приемника и источника, токов в аварийном режиме и занести их в таблицу 7.1.

8.3.4 Собрать трехфазную цепь, соединенную треугольником, состоящую из резистора, индуктивности и емкости согласно варианту. Измерить значения напряжений и токов и занести их в таблицу 7.1.

 

8.4 Оформление и анализ результатов работы

8.4.1 Построить по экспериментальным данным п. 8.3.1 топографическую диаграмму и векторную диаграмму токов. Проверить соотношение между линейными и фазными токами в симметричном режиме. По известным значениям фазных напряжений и сопротивлений фаз приемника рассчитать токи. Результаты расчета занести в таблицу 7.1.

8.4.2 Построить по экспериментальным данным п. 8.3.2 топографическую диаграмму фазных напряжений источника и приемника. Построить векторную диаграмму фазных токов и найти из нее линейные токи. Значения, найденные по топографической и векторной диаграммам, занести в таблицу 7.1.

8.4.3 Построить по экспериментальным данным п. 8.3.3 топографическую диаграмму и векторную диаграмму фазных токов, найти из нее линейные токи, сравнить с измеренными значениями. Значения токов, найденные по диаграмме, занести в таблицу 7.1.

8.4.4 Построить по экспериментальным данным п. 8.3.4 топографическую диаграмму и векторную диаграмму фазных токов, найти из нее линейные токи и сравнить с измеренными значениями. Значения токов, найденные из диаграммы, занести в таблицу 7.1.

8.4.5 По опытным данным и диаграммам сделать расчет активной и полной мощностей в симметричном и аварийных режимах, исследуемых в лабораторной работе. Сравнить эти мощности, сделать вывод.

8.4.6 Рассчитать по опытным данным и топографической диаграмме активную, реактивную и полную мощности в исследуемом несимметричном режиме п. 8.3.4.

8.4.7 Сделать выводы по работе полностью. Сравнить экспериментальные значения с расчетными и полученными из векторных диаграмм. Обратить внимание на изменение напряжений на отдельных фазах приемника, фазных и линейных токов в аварийных режимах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7.1

Ре

жим

ра-

бо-

ты

Вид

ис-

сле-

дов.

 

Значение напряжения

 

 

 

Значения токов

 

 

 

 

 

В

В

В

В

В

В

мА

мА

мА

мА

мА

мА

 

экс-пер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

теор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7.2

 

Вариант

 

 

Режим работы цепи

Обрыв  линейного

провода

Обрыв фазы

Неоднородная

нагрузка

 

фаза ав

фаза вс

фаза са

 

1

2

3

4

5

6

А

В

C

A

В

C

вс

ав

са

са

вс

ав

R

C

L

L

C

R

L

R

R

C

L

C

C

L

C

R

R

L

 

 

 

 



 

9 Лабораторная работа №8. Исследование четырехполюсников

9.1 Цель работы

Получение навыков экспериментального исследования пассивных симметричных четырехполюсников в различных режимах

9.2 Подготовка к работе

Повторить раздел «Четырехполюсники» //Л1//с. 132-150.

Ответить на вопросы и выполнить следующее:

9.2.1 Какие электрические цепи называются четырехполюсниками? Привести условное изображение четырехполюсника;

9.2.2 Какие четырехполюсники называют пассивными?

9.2.3 Какие четырехполюсники называют симметричными?

9.2.4 Записать уравнения четырехполюсника типа А;

9.2.5 Какими соотношениями связаны коэффициенты (А,В,С,D) симметричного четырехполюсника?

9.2.6 Записать выражение, определяющее  входное сопротивление симметричного четырехполюсника .

9.2.7 Как определить экспериментально сопротивления холостого хода . Как связаны  ,  симметричного четырехполюсника?

9.2.8 Записать формулы для определения коэффициентов четырехполюсника (А,В,С,D), используя сопротивления холостого хода и короткого замыкания.

9.2.9 Какое сопротивление называют характеристическим сопротивлением симметричного четырехполюсника  и как оно определяется через коэффициенты четырехполюсника?

9.2.10 В соответствии с заданным вариантом рассчитать характеристическое сопротивление  .

9.2.11 Какой  режим называют режимом согласованной нагрузки?

2.12 Какой параметр называют постоянной передачи четырехполюсника ? Записать формулу, определяющую  симметричного четырехполюсника.

2.13 Как определяются постоянная  ослабления (коэффициент затухания) а и коэффициент фазы  в для симметричного четырехполюсника?

2.14 Подготовить таблицу 8.2.

2.15 Нарисовать схемы для экспериментального исследования заданных в таблице 8.2 режимов.

 

 

 

 Таблица 8.1

№ варианта

Схема четырехполюсника

1

Рисунок 8.1

5

1000

20

1

2

Рисунок 8.1

7

900

15

2

3

Рисунок 8.2

6

800

20

1,5

4

Рисунок 8.2

4

1100

10

1

5

Рисунок 8.3

8

600

25

1

6

Рисунок 8.3

3

700

10

2

7

Рисунок 8.4

5

900

20

0,5

8

Рисунок 8.4

6

800

10

1,5

 

 

Рисунок 8.1                                      Рисунок 8.2

 

                          Рисунок 8.3                                         Рисунок 8.4

     

Рисунок 8.5

 

Таблица 8.2

Режим работы четырехполюсника

                                                             

Холостой ход на зажимах

 

 

 

 

 

 

Короткое замыкание на зажимах

 

 

 

 

 

 

Согласование нагрузки 

 

 

 

 

 

 

 

9.3 Порядок выполнения работы

9.3.1 Собрать цепь (рисунок 8.5), включив в нее исследуемый симметричный четырехполюсник, установить значения   и С согласно варианту (таблица 8.1).

9.3.2 Разомкнуть выходные зажимы  и измерить напряжение на выходе  и входной ток , начальные фазы напряжения  и тока . Результаты  измерений записать в таблицу 8.2.

9.3.3 Закоротить зажимы  и измерить токи на входе   и выходе  четырехполюсника и начальные фазы токов , . Результаты занести в таблицу 8.2.

9.3.4 Исследовать режим согласованной нагрузки, подключив к зажимам  сопротивление нагрузки, равное характеристическому сопротивлению , рассчитанное в пункте 2.10 подготовки к работе. Измерить напряжение на выходе  токи на входе  и выходе , начальные фазы напряжения   и токов , . Результаты измерений занести в таблицу 8.2.

9.3.4 Оформление результатов работы

9.4.1 Рассчитать по экспериментальным данным (таблица 8.2) комплексные сопротивления холостого хода  и короткого замыкания и рассчитать через них коэффициенты A,B,C,D.

9.4.2 Рассчитать коэффициенты А,В,С, D по экспериментальным данным режимов холостого хода:

 и короткого замыкания : .

Сравнить со значением коэффициентов А,В,С, D, полученных в пункте 9.4.1;

9.4.3 Проверить выполнение равенств:

А=D,       AD-BC=1.

9.4.4 По экспериментальным данным (таблица 8.2) рассчитать входное сопротивление четырехполюсника  для режима согласованной нагрузки.

9.4.5 По экспериментальным данным для режима согласованной нагрузки определить постоянную передачи Г, постоянную ослабления а и коэффициент фазы в.

9.4.6 Сделать выводы по проделанной работе: 1- данные скольких опытов достаточно иметь для определения коэффициентов А,В,С, D симметричного четырехполюсника.

 2- с какой точностью выполняются соотношения, связывающие коэффициенты А,В,С, D симметричного четырехполюсника;

3-с какой точностью выполняется равенство  в режиме согласованной нагрузки;

 4- по полученному коэффициенту ослабления а сравнить действующие напряжения и токи на входе и выходе четырехполюсника.

 

Методические указания

Начальные фазы напряжения и токов измеряются с помощью двухканального осциллографа.

Для измерения начальных  фаз напряжений канал 1 осциллографа подключается к точкам , а канал 2 - к токам , и по полученным кривым напряжений  определяют начальную фазу напряжения на выходе  относительно начальной фазы входного напряжения, которую принимают равной нулю .

Для измерения начальных фаз токов применяется способ преобразования тока в потенциал, который заключается во включении в цепь измеряемого тока резистора  с небольшим сопротивлением.

Так, для измерения начальной фазы тока  между точками  включают сопротивление , канал 2 осциллографа подключают к этому сопротивлению, по полученным кривым напряжения  и тока  определяют начальную фазу входного тока  относительно начальной фазы входного напряжения  .

Для измерения начальной фазы выходного тока  между точками  включают сопротивление  , канал 2 осциллографа подключают к этому сопротивлению, по полученным кривым напряжения и тока  определяют начальную фазу выходного тока  относительно начальной фазы входного напряжения . 

 

 

 

 

 

 

 

Список рекомендуемой литературы

 

1. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы         теории цепей.- М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.

2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники.-М.: Гардарики, 1999. - 638с.

 3. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники.- т.1. - СПб.: Питер,2003.-463с. 

 4. Теоретические основы электротехники. -т.1.- Основы теории линейных цепей / Под ред. П.А.Ионкина - М.: Высшая школа, 1976. -544с.

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

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

7. 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.

 

 

 

 

 

 

 

Сводный план 2005 г., поз. 59

 

 

 

Владислав Иосифович Денисенко

Екатерина Хаскелевна Зуслина

Лидия Николаевна Кондратенко

 

 

 

ТОЭ. Исследование линейных электрических цепей.

Методические указания к выполнению

 лабораторных  работ

(для студентов всех форм обучения специальности 050718 – Электроэнергетика)

 

 

 

 

 

 

 

 

Редактор Ж.М. Сыздыкова

 

 

 

 

 Подписано в печать _________                      Формат 60х84  1/16

Тираж 100 экз.                                                   Бумаг типографская№1

 Объем 2.6 уч. - изд. л.                                      Заказ ____. Цена     тенге.

 

 

 

 

 

 

 

 

Копировально-множительное бюро

Алматинского института энергетики и связи

480013, Алматы, Байтурсынова 126.