Главная

Контакты

Случайная статья

• Автоматизация
• Антропология
• Археология
• Архитектура
• Биология
• Ботаника
• Бухгалтерия
• Военная наука
• Генетика
• География
• Геология
• Демография
• Деревообработка
• Журналистика
• Зоология
• Изобретательство
• Информатика
• Искусство
• История
• Кинематография
• Компьютеризация
• Косметика
• Кулинария
• Культура
• Лексикология
• Лингвистика
• Литература
• Логика
• Маркетинг
• Математика
• Материаловедение
• Медицина
• Менеджмент
• Металлургия
• Метрология
• Механика
• Музыка
• Науковедение
• Образование
• Охрана Труда
• Педагогика
• Полиграфия
• Политология
• Право
• Предпринимательство
• Приборостроение
• Программирование
• Производство
• Промышленность
• Психология
• Радиосвязь
• Религия
• Риторика
• Социология
• Спорт
• Стандартизация
• Статистика
• Строительство
• Технологии
• Торговля
• Транспорт
• Фармакология
• Физика
• Физиология
• Философия
• Финансы
• Химия
• Хозяйство
• Черчение
• Экология
• Экономика
• Электроника
• Электротехника
• Энергетика

бригады. Элементы цепи

                                     МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

                                     ХЕРСОНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

                               МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

                     К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

                          ПО ТЕОРЕТИЧЕСКИМ ОСНОВАМ

                                              ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

                                                                        Часть I

                                                                           Херсон ХИИ 1994

ОБЩЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Правила внутреннего распорядка

1. К работе в лаборатории кафедры электротехники допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности /ТБ/, о чем делается запись в кафедральном журнале, инструкций по ТБ.

2. Лабораторные работы выполняются бригадами по 2-3 человека в соответствии с графиком, который доводится до студентов в начале се­местра.        

3. К выполнению очередной лабораторной работы допускаются сту­денты, проработавшие теоретический материал, относящийся к данной работе.

4. Перед выполнением работы каждый студент составляет бланк про­токола, в котором должны быть даны ответы на все вопросы раздела "Под­готовка к работе", а также приведены схемы и таблицы.

5. Бригада, получившая допуск к выполнению данной работы, присту­пает к оборке схемы. Включение схемы под напряжение допускается только после проверки ее преподавателем. Комплект наборных элементов и изме­рительных проводов старший бригады получает у лаборанта и несет за него полную ответственность.

6. По окончании работы каждая бригада должна предъявить препода­вателю результаты измерений и получить отметку о выполнении работы.

7. На основании полученных экспериментальных данных каждый студент оформляет отчет о выполненной работе, после чего проводится защита.

3. Студенты, не защитившие две /и более/ лабораторные работы, к выполнению следующих по графику работ не допускаются до ликвидации за­долженности.

9. Отработка пропущенных работ и ликвидация задолженностей произ­водится во внеурочное время в соответствии с установленным графиком.

10.  Во время занятий в лаборатории должны поддерживаться порядок и деловая обстановка. Ответственность за поддержание порядка несут староста группы и дежурный студент. Студентов, нарушающих правила внут­реннего распорядка, удаляют из лаборатории, о чем ставят в известность администрацию орготдела.

Студенты, виновные в порче оборудования, стендов и наборных эле­ментов, привлекаются к работам по ликвидации последствий порчи. К та­ким студентам принимают также меры дисциплинарного и административного воздействия.

Правила безопасности

1. Электрические цепи необходимо набирать только при отключенном источнике питания.

2. Включение цепи под напряжение может быть произведено только после проверки ее преподавателем.

3. При включении источника питания все регуляторы должны быть в таком положении, чтобы ток от источника был минимальным.

4. Все студенты должны знать порядок аварийного отключения источ­ников питания.

5. При работе в лаборатории запрещается:

а/ включать схему без предупреждения членов бригады. При включе­нии нужно громко сказать: "Подаю напряжение";

б/ прикасаться к неизолированным токоведущим частям, находящимся под напряжением;

в/ изменять что-либо в схеме, находящейся под напряжением. Любое изменение в схеме должно производиться при отключенном источнике пи­тания, после чего схема должна быть проверена преподавателем;

г/ оставлять без наблюдения установку, находящуюся под напряже­нием;

д/ разбирать схему после отключения источника питания, не разрядив конденсаторы;

е/ самостоятельно разбирать и ремонтировать оборудование стендов и наборные элементы.

6. При аварии на рабочем месте /повреждении прибора, отключении
от защиты и т.п./ студент обязан отключить источник питания и немед­-
ленно поставить в известность преподавателя.

7. При попадании кого-либо под напряжение необходимо немедленно отключить источник питания или нажатием на кнопку "стоп" центрального пульта обесточить лабораторию.

Краткое описание стенда УИЛС-1

Учебно-исследовательский лабораторный стенд УИЛ'С-1 предназначай для выполнения комплекса лабораторных работ по I и I I частям курса ТОЭ.

Стенд включает в себя блок питания, наборное поле и блоки пере­менных R, L и С . Каждый стенд комплектуется двумя ампер-вольтомметрами Щ-4300, электронным осциллографом C-I-65, частотомером 43-34 и ящиком наборных элементов (R, L , С ) .

Блок питания расположен в левой части стенда и включает в себя генераторы: постоянного, переменного однофазного и трехфазного напря­жения.

Генератор постоянного напряжения расположен в верхней части блока питания. Генератор имеет источник регулируемого питания /ИИ1/ на на­пряжение от 0 до 25 В и источник нерегулируемого питания /ИШ/ на на­пряжение 20 В. Оба источника снабжены защитой, срабатывающей при токе I А.

В одном блоке с генератором постоянного напряжения /в правой его части/ смонтирован электронный ключ, выполненный на транзисторах, имеющий замыкающий и размыкающий контакты. Ключ переключает контакты либо с частотой 50 Гц /внутренняя синхронизация/, либо с частотой внешнего источника питания /внешняя синхронизация/. Используется при исследовании переходных процессов.

Генератор переменного однофазного напряжения расположен в средней части блока питания. Он вырабатывает регулируемое стабилизированное напряжение от 0 до 25 В при токе до 1 А с частотой от 1 до 8 кГц. Фор­ма генерируемого напряжения может быть синусоидальной, треугольной и в виде прямоугольных импульсов.

Генератор трехфазного напряжения расположен в нижней части блока питания. Он вырабатывает синусоидальное напряжение от 0 до 40 В часто­той 50 Гц при токе до I А. Включение и регулирование напряжения произ­водится отдельно для каждой фазы. Начала фазных обмоток обозначены звездочками.

Наборное поле расположено в центре и имеет 67 пар гнезд для под­ключения элементов цепи и измерительных приборов. Гнезда соединены между собой в узлы, что позволяет быстро и наглядно собрать исследуе­мую цепь. Блоки регулируемых пассивных элементов R , L,C расположены в правой части стенда. Блок переменного сопротивления имеет четыре ре­зистора: R= 100 Ом, Ra= 200 Ом, R =400 Ом /с допустимой мощностью рассеивания 15 Вт/ и магазин R , сопротивление которого изменяется от 0 до 1000 Ом ступенчато через I Ом /допустимая мощность рассеивания - 2 Вт/.

Блок переменной емкости также имеет четыре выхода: С1 = 5 мкФ, С2= Ю мкФ,  С3 ж 20 мкФ, C4e 0...I0 мкФ через 0,01 мкФ.

Все конденсаторы имеют номинальное напряжение 160 В.

В блоке индуктивностей размещены катушки L 4 , Ьг , L3 о посто­янной индуктивностью в пределах от 0,5 до 2 Гн, рассчитанные на ток до 1 А, и переменная индуктивность L4 = 0,1... 100 мГн на ток до 0,2 А. Катушки L1 ж L2 имеют магнитную связь.

Каждый стенд комплектуется ящиком с наборными элементами /10 ре­зисторов, 9 конденсаторов, 10 катушек/, закоротками и соединительными проводами.

Порядок составления отчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать следующее.

1.Титульный лист.

2.Цель работы.

3. Раздел "Подготовка к работе" с письменными ответами на все по­ставленные вопросы в соответствующем разделе описания.

4. Раздел "Рабочее задание" о рабочими схемами, таблицами с результатами расчетов и экспериментальными данными, графиками и диаграммами.

5. Раздел "Обработка результатов исследований" с основными рабо­чими формулами и примерами расчетов.

6. Выводы по работе.

Отчет оформляют на листах стандартного формата. Допускается оформ­ление на двойных тетрадных листах в клеточку.

РАБОТА №1

ОЗНАКОМЛЕНИЕ СО СТЕНДОМ. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ, T0HDB, СОПРОТИВЛЕЙ

I. Цель работы

Изучить стенд; приобрести навыки простейших измерений при посто­янном токе; рассчитать действительные значения сопротивлений наборных резисторов и допустимых токов и напряжений.

2. Краткие пояснения к работе

В работе используется источник регулируемого питания /ИРП/ гене­ратора постоянного тока и два прибора Щ-4300, один из которых - в ка­честве вольтметра постоянного тока, другой - в качестве миллиампер­метра. Для прямого измерения сопротивлений применяется один из приборов Щ-4300 в режиме омметра.

3. Подготовка к работе

3.1.Нарисовать схему для питания вольт-амперной характеристики резистора, на которой показать подключение измерительных приборов.

3.2.Подготовить таблицы для экспериментальных данных.

3.3.Исходя из известной величины сопротивления резистора R и допустимой мощности рассеивания Р , вывести в общем виде формулы для расчета допустимых значений тока Igon и напряжения Ugоп резcитора.

4. Рабочее задание

4.1.В соответствии с рис. I собрать схему для снятия вольт-амлерной характеристики резистора. Монтажная схема с подключением приборов изображена на рис. 2.

4.2.Используя в качестве R x резиcторы R1 и R2 блока сопротивлений, снять их вольт-амперные характеристики, изменяя напря­жение источника от 0 до 20 В. Результаты измерений записать в табл. I.

4.3.С помощью прибора Щ-4300 в режиме омметра произвести прямые намерения сопротивлений наборных резисторов 01...10. Результаты изме­рений записать в табл. 2.

4.4.Используя в качестве R x наборные резисторы 01...10, из­мерить напряжения U и токи I  по схеме /рис. I/ для расчета сопротивлений по закону Ома. Напряжение источника питания задается преподавателем.

5. Обработка результатов исследований

5.1. По результатам измерений /табл. 1/ построить вольт-амперные характеристики резисторов R1 и R2 . По этим же данным построить зави­симость значений сопротивлений R1 и R2 в функции от тока R1 (l), R2 (l) и от напряжения R1 (U) , R2 (U) .

5.2. Используя формулы, полученные в п.3.3, изначен сопротив­лений наборных резисторов, полученные прямым измерением, рассчитать допустимые значения токов и напряжений резисторов 01...10 исходя изтого, что допустимая рассеиваемая мощность р = 2 Вт Значения Igan и Ugan записать в табл. 2.    

5.3.По методу амперметра-вольтметра с помощью закона Ома рассчи­тать сопротивления наборных резисторов 01...10. Результаты записать в табл. 2.

5.4.Рассчитать средние значения сопротивлений наборных резисто­ров. В отдельную таблицу выписать R, Ugan и Igan каждого ре­зистора.

6. Контрольные вопросы

6.1. Какие свойства имеет линейный резистор?

6.2. Какие методы измерений сопротивлений резисторов вы знаете?

6.3. Какова связь между напряжением и током линейного резистора?

6.4. Начертите схему для снятия вольт-амперной характеристики резистора.'

6.5. Как рассчитать Ugan и Igan по известным величинам R и рассеиваемой мощности Р?                  

Литература

1. Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, СВ. Страхов. Основы теории цепей. - Энергия, 1975. - С. I-I4.

2. Л.А. Бессонов. Теоретические основы электротехники. - М.: Высш. шк., 1973. - С. I-I8.

                                       РАБОТА № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТЫХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

I. Цель работы

Сформировать навыки сборки схем и работы с измерительными прибо­рами;        

изучить основные закономерности простых цепей постоянного тока;

экспериментально исследовать простые цепи постоянного тока; сопоставить результаты экспериментальных исследований и теорети­ческих расчетов.

2. Краткие пояснения к работе

В качестве источника питания в данной работе используетcя ИРП, а элементов электрических цепей - наборные резисторы. Выбор наборных ре­зисторов для каждой схемы определяется номером бригады. Значения со­противлений соответствующих резисторов могут быть взяты из табл. 2 предыдущей работы.

В работе используются приборы 1Д-4300, один из которых работает в режиме вольтметра, другой - в режиме миллиамперметра постоянного тока. При оборке схем должна быть предусмотрена возможность измерения напря­жения на каждом элементе цепи и тока в каждой ветви.

3. Подготовка к работе

3.1.Изучить теоретический материал, относящийся к данной работе.

3.2.Для последовательной цепи, схема которой изображена на рис. I приложения, на основе закона Ома рассчитать ток и напряжения на всех элементах цепи, приняв U= 20 В. Резистор R1 …. R4 выбрать в соответствии с номером бригады по табл. 3. Значения сопротивлений выб­ранных резисторов записать в нижнюю графу табл. X - Измерения. Рассчи­танные значения тока и напряжений - в нижнюю графу табл. I - Расчет.

3.3.Для цепи, схема которой показана на рис. 2, рассчитать токи в ветвях и общий ток, считая известными сопротивления резисторов и напря­жение. Значение приложенного напряжения и номера наборных резисторов определить по табл. 5 в зависимости от номера бригады. Значения сопро­тивлений, U и рассчитанные значения токов и R,Ke записать в нижнюю часть табл. 4.

3.4.Для цепи со смешанным соединением приемников рассчитать токи4 в ветвях и напряжения на участках, считая заданными сопротивления рези­сторов и приложенное напряжение.

Бригады № I, 2, 3 рассчитывают цепь, схема которой показана на рис. 3, а;

Значения сопротивлений записывают в нижнюю часть табл. 6б, рас­считанные значения токов и напряжений - в нижнюю часть табл. 6а.

Значения сопротивлений наборных резисторов берут из табл. 2 пре­дыдущей работы.

4. Рабочее задание

4.1.В соответствии c номером бригады /по табл. 3/ выбрать набор­ные резисторы и собрать схему последовательной цепи - рис. I. При сборке схемы предусмотреть возможность измерения тока и напряжений на участках цепи.

4.2.Установив напряжение источника U=20 В, измерить значе­ния тока и напряжений на участках. Измеренные величины записать в верхнюю часть табл. 1 - Измерение.

4.3.Задавшись нулевым потенциалом одной из точек цепи /по зада­нию преподавателя/, снять потенциальную диаграмму цепи. Измеренные значения потенциалов записать в табл. 2.

4.4.В соответствии с номером бригады по табл. 5 выбрать наборные резисторы и собрать схему цепи с параллельным соединением приемников -рис. 2. Предусмотреть возможность измерения напряжений и токов в ветвях.

4.5.Установить напряжение источника в соответствии с табл.5, из­мерить все токи. Результаты измерений записать в верхнюю часть табл. 4 -Измерение.

4.6.В соответствии с номером бригады по табл. 7 выбрать наборные резисторы и собрать одну из схем цепей со смешанным соединением прием­ников /см. п. 3.4/. Предусмотреть возможность измерения всех токов и напряжений на участках цепи.

4.7.Установить напряжение источника в соответствии с табл. 7 и из­мерить напряжения на всех участках цепи и токи во всех ветвях. Измерен­ные значения напряжений и токов записать в верхнюю часть табл. 6а -Измерение.

5. Обработка результатов исследований

5.1.По данным измерений для цепи - рис. 1 рассчитать значения со­противлений резисторов и Rэкв. Результаты расчета записать в верх­нюю часть табл. 1 - Расчет.

5.2.

№ бригады

5.3.Для цепи с параллельным соединением приемников /рис. 2/ по данным измерений /табл. 4/ рассчитать значения сопротивлений ветвей и Rэкв. Результаты расчета записать в верхнюю часть табл. 4 -Расчет.

6.3.Для цепи со смешанным соединением приемников /рис. 3/ по данным измерений /табл. 6а/ рассчитать сопротивление участков цепи. Результаты расчета записать в нижнюю часть табл. 66 - Расчет.

6. Контрольные вопросы

6.1.Какое соединение элементов цепи называется последовательным? Перечислите основные свойства электрической цепи при последовательном соединений приемников. Проиллюстрируйте изложенное результатами изме­рений и расчетов.

6.2.Объясните, как с помощью потенциальной диаграммы найти на­пряжение между любыми двумя потенциальными точками последовательной цепи, например, U14, U35 . Эти же напряжения рассчитать по данным табл. I.

6.3. Какое соединение элементов цепи называется параллельным? Пе­речислите основные свойства электрической цепи при параллельном соеди­нении приемников. Проиллюстрируете изложенное результатами измерений и расчетов.

6.4.Объясните, как ведется расчет электрической цепи при сметан­ном соединении приемников. Проиллюстрируйте изложенное результатами измерений и расчета.

6.5. Сформулируйте основные топологические понятия: ветвь, уча­сток, узел контур.

6.6. Сформулируйте законы Кирхгофа и проиллюстрируйте их выполне­ние на примере исследованных простых электрических цепей.

[I, с. 20-32].

РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ СЛОЖНОЙ ЦЕПИ          ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. Цель работы

Закрепить навыки работы на стенде;

сравнить результаты экспериментальных исследований и расчетов сложных электрических цепей постоянного тока.

2. Краткие пояснения к работе

В качестве источников энергии в данной работе используются регу­лируемый /ИРП/ и нерегулируемый /ИНП/ источники питания генератора по­стоянного тока. Во всех случаях в качестве E1 используется ИРП, в качестве Е2 - ИНП. Схема цепи, ЭДС регулируемого источника E1 и номера наборных резисторов берут из табл.1 в соответствии с номером бригады.

В работе используют приборы Щ-4300 в режиме вольтметра и милли­амперметра постоянного тока. При сборке схемы должна быть предусмот­рена возможность измерения токов во всех ветвях и напряжений на всех участках цепи.

Работа состоит из двух частей. В первой части проверяется выпол­нение законов Кирхгофа и принципа наложения, во второй - выполняется расчет методом узловых потенциалов» проверяется соответствие резуль- татов расчета и измерений и проводится исследование цепи как актив­ного двухполюсника.

3. Подготовка к работе

3.1.Изучить теоретический материал, относящийся к выполняемой части работы.

3.2.Выбрав схему цепи по табл. X в соответствии с номером брига­ды, задаться положительными направлениями токов в ветвях и направлени­ем обхода контуров, записать для данной цепи систему уравнений по за­конам Кирхгофа.

3.3.Нарисовать схемы для определения частичных токов в ветвях цепи от действия каждого источника ЭДС, показать их направления и пред­ставить действительный ток в 4-й и 5-й ветвях в виде алгебраической суммы частичных токов.

3.4.Для каждой из начерченных схем составить систему уравнений по законам Кирхгофа и привести выражения для расчета собственных и взаимных проводимостей, указанных в табл. 3, считая известными вели­чинами ЭДС и частичные токи.

3.5.Приняв потенциал узла I равным нулю, оcставить cсистему урав­нений для расчета цепи методом узловых потенциалов.