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

Рист. = ΣРпотр.. Рист. = ΣРпотр.

ΣРист. = ΣРпотр.

Е1·Ι1+E2·Ι2=U1·Ι1+U2·Ι2+U3·Ι3+U4·Ι1+U5·Ι2

1.6. На основании результатов эксперимента доказать I и II законы Кирхгофа:

I закон Кирхгофа:Алгебраическая сумма токов сходящихся в узле равна нулю:

ΣΙ =0

±Ι1±Ι2±Ι3=0

II закон Кирхгофа:Алгебраическая сумма ЭДС в любом замкнутом контуре равна алгебраической сумме падений напряжений на сопротивлениях этого контура:

ΣЕ =ΣΙ·R

E1=±Ι1·R1±Ι3·R3±Ι1·R4

E2=±Ι2·R2±Ι3·R3±Ι2·R5

2. Эксперимент №2

2.1. В схеме для проверки I и II законов Кирхгофа изменить направление ЭДС Е2 (рис.2.3)

U1                                                 U2

U4                                                             U5

Рис.2.3.

2.2. Нажать кнопку включения анализа схемы. Показания приборов занести в таблицу результатов эксперимента (табл.2.3) На схеме указать направление тока Ι3.

Таблица 2.3

2.3. Рассчитать баланс мощности на основании показаний приборов:

ΣРист. = ΣРпотр.

Е1·Ι1+E2·Ι2=U1·Ι1+U2·Ι2+U3·Ι3+U4·Ι1+U5·Ι2

2.4. На основании результатов эксперимента доказать I и II законы Кирхгофа:

I закон Кирхгофа:Алгебраическая сумма токов сходящихся в узле равна нулю:

ΣΙ =0

±Ι1±Ι2±Ι3=0

II закон Кирхгофа:Алгебраическая сумма ЭДС в любом замкнутом контуре равна алгебраической сумме падений напряжений на сопротивлениях этого контура:

ΣЕ =ΣΙ·R

E1=±Ι1·R1±Ι3·R3±Ι1·R4

E2=±Ι2·R2±Ι3·R3±Ι2·R5

2.5. Сделать вывод:

Контрольные вопросы:

1. Сформулируйте законы Кирхгофа и объясните, как на их основании составляются уравнения для расчёта сложных электрических цепей.

2. Назовите единицы измерения мощности.

Лабораторная работа №3

«Исследование схемы последовательного соединения цепи переменного тока с R, L и C. Резонанс напряжений»

Цель работы:Исследование схемы последовательного соединения цепи переменного тока. Исследование резонансного режима.

Приборы и элементы:

1. Амперметр.

2. Вольтметры.

3. Источник переменной ЭДС.

4. Источник переменного тока.

5. Боде-плоттер (графопостроитель)

6. Резистор.

7. Индуктивность.

8. Ёмкость.

Порядок выполнения работы:

1. Эксперимент №1. Исследование схемы последовательного соединения цепи переменного тока. Исследование схемы с помощью графопостроителя

1.1. На рабочем поле собрать схему последовательного соединения с источником тока частотой 50 Гц (рис.3.1)

Рис.3.1.

1.2. Из таблицы вариантов (табл.3.1.) задать параметры элементов схемы согласно варианту

Таблица 3.1

1.3. Определить угол сдвига фаз между напряжением и током:

а) сопротивление конденсатора:

Х_С =1/(2πƒС)=                                                    Ом

б) сопротивление индуктивной катушки:

Х_L =2πƒL=                                                          Ом

в) полное сопротивление цепи:

Z=√R²+(X_L-X_C)² =                                                  Ом

г) угол сдвига фаз определяем по синусу во избежание потери знака угла sin φ = (X_L-Xc)/ Z =                                                              

φ = arcsin (Х_L -X_C)/Z =                                                                   

1.4.

Рис. 3.2.

1.5.

Рис.3.3.

Для получения фазо-частотной характеристики (ФЧХ) на верхней панели плоттера включить кнопку PHASE. По вертикальной оси (VERTIKAL) откладывают градусы, - от

-7200 до 7200. По горизонтальной оси (HORIZONTAL) всегда откладывают частоту в Герцах, - от 1 mHz до 10 Ghz.

С помощью стрелок или перетаскиванием мышью подвести вертикальную линию

к частоте 50 Гц и снять угол сдвига фаз

φ =                 

Сравнить расчётные данные с показаниями боде-плоттера, сделать вывод:

Исследование схемы с помощью амперметра и вольтметров

1.6. На рабочем поле собрать вторую схему последовательного соединения с источником напряжения 120 В частотой 50 Гц. К этой схеме подключить амперметр и вольтметры (рис.3.4). Открыв диалоговое окно измерительных приборов (двойным щелчком мыши по изображению прибора) изменить вид измеряемого напряжения (DC заменить на АС).

U_C                U_L

120 V/50 Hz/0 Deg

U_R

Рис. 3.4.

1.7. Из таблицы вариантов (табл.3.1.) задать параметры элементов схемы согласно варианту. Включить схему. Снять показания приборов и занести их в табл. 3.2.

Таблица 3.2

1.8. По результатам опыта построить в масштабе векторную диаграмму тока и напряжений.

2. Эксперимент №2. Исследование цепи переменного тока при резонансе напряжений

Исследование схемы с помощью графопостроителя

2.1. Вернуться к схеме последовательного соединения с источником переменного тока (рис.3.2), установив частоту источника питания 1 Гц.

2.2. Вычислить резонансную частоту по формуле:

ƒ=1/(2π√LC)=                                                        Гц

2.3.

Рис.3.5.

2.4. С помощью стрелок или перетаскиванием мышью подвести вертикальную линию к максимальному значению амплитуды и снять резонансную частоту:

ƒ=                        Гц

Сравнить расчётные данные с показаниями боде-плоттера. Сделать вывод:

Исследование схемы с помощью амперметра и вольтметров

2.5. На схеме последовательного соединения с источником переменного напряжения (рис. 3.4) установить резонансную частоту. Включить схему. Если резонанса напряжений достичь не удалось (см. признаки резонанса напряжений), изменяя резонансную частоту, добиться появления резонанса. Снять показания приборов и занести их в табл. 3.3.

Таблица 3.3

2.6. По результатам опыта построить в масштабе векторную диаграмму тока и напряжений.

Контрольные вопросы:

1. Сформулируйте закон Ома для цепи переменного тока.

2. Дайте определение явлению резонанса напряжений.

3. Сформулируйте признаки резонанса напряжений.

4. Почему сопротивление, оказываемое переменному току индуктивностью или ёмкостью, называют реактивными?

Лабораторная работа №4

«Исследование схемы параллельного соединения цепи переменного тока с R, L и C. Резонанс токов»

Цель работы:Исследование схемы параллельного соединения цепи переменного тока. Исследование резонансного режима

Приборы и элементы:

1. Амперметр.

2. Вольтметры.

3. Источник переменной ЭДС.

4. Источник переменного тока.

5. Боде-плоттер (графопостроитель).

6. Резистор.

7. Индуктивность.

8. Ёмкость.

Порядок выполнения работы:

1. Эксперимент №1. Исследование схемы параллельного соединения цепи переменного тока.

Исследование схемы с помощью графопостроителя

1.1. На рабочем поле собрать схему параллельного соединения с источником тока частотой 50 Гц (рис.4.1) и схему параллельного соединения с источником напряжения 120 В частотой 50 Гц (рис.4.2)

L                                                                                 L

Рис.4.1.                                                         Рис.4.2.

1.2. Из таблицы вариантов (табл.4.1.) задать параметры элементов схемы согласно варианту 

Таблица 4.1

1.3. Определить угол сдвига фаз между напряжением и током: а) сопротивление конденсатора:

Х_С =1/(2πƒС)=                                    Ом

б) сопротивление индуктивной катушки:

Х_L =2πƒL=                                        Ом

в) токи ветвей:

I_R=U/R=                    A I_C=U/X_C=               A I_L=U/X_L=A

г) ток неразветвлённой части цепи

I=√I²_R + (I_L-I_C)²=                  А

г) угол сдвига фаз определяем по синусу во избежании потери знака угла sin φ = (I_L-I_С)/ I =                 

φ = arcsin (I_L-I_С)/ I =                          

1.4. Экспериментальная проверка результатов расчёта. Подключить боде-плоттер к схеме рис. 4.1. параллельного соединения с источником тока (рис.4.3)

Рис. 4.3.

1.5. Включить схему. Двойным щелчком мыши по уменьшенному изображениюбоде-плоттера включить его увеличенное изображение (рис.4.4)

.

Рис.4.4.

Для получения фазо-частотной характеристики (ФЧХ) на верхней панели плоттера включить кнопку PHASE. По вертикальной оси (VERTIKAL) откладывают градусы, - от -7200 до 7200. По горизонтальной оси (HORIZONTAL) всегда откладывают частоту в Герцах, - от 1 mHz до 10 Ghz. С помощью стрелок или перетаскиванием мышью подвести вертикальную линию к частоте 50 Гц и снять угол сдвига фаз

φ =                 

Сравнить расчётные данные с показаниями боде-плоттера. Сделать вывод:

Исследование схемы с помощью амперметра и вольтметров

1.6. На рабочем поле к схеме параллельного соединения с источником напряжения 120 В частотой 50 Гц рис.4.2. подключить амперметры и вольтметр (рис.4.5.). Открыв диалоговое окно измерительных приборов (двойным щелчком мыши по изображению прибора), изменить вид измеряемого напряжения (DC заменить на АС).

Рис.4.5.

1.7. Включить схему. Снять показания приборов и занести их в табл. 4.2.

Таблица 4.2

1.8. Сравнить расчётные данные с показаниями приборов. Сделать вывод:

1.9. По результатам опыта построить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжения.

2. Эксперимент №2. Исследование резонанса токов

Исследование схемы с помощью графопостроителя

2.1. Вернуться к схеме последовательного соединения с источником переменного тока (рис.4.3), установив частоту источника питания 1 Гц.

2.2. Вычислить резонансную частоту по формуле:

ƒ=1/(2π√LC)=                                                               Гц

2.3. Включить схему и увеличенное изображение боде-плоттера (рис.4.6). Для получения амплитудо-частотной характеристики (АЧХ) нажать кнопку MAGNITUDE. По вертикальной оси (VERTIKAL) отложить отношение напряжений - в логарифмическом масштабе (LOG) от -200dB до 200dB.

Рис.4.6.

2.4. С помощью стрелок или перетаскиванием мышью подвести вертикальную линию к минимальному значению амплитуды и снять резонансную частоту:

ƒ=                           Гц

Сравнить расчётные данные с показаниями боде-плоттера, сделать вывод:

Исследование схемы с помощью амперметров и вольтметра

2.5. На схеме параллельного соединения с источником переменного напряжения (рис. 4.5) установить резонансную частоту. Включить схему. Если резонанса токов достичь не удалось (см. признаки резонанса токов), изменяя резонансную частоту, добиться появления резонанса. Снять показания приборов и занести их в табл. 4.3.

Таблица 4.3

2.6. По результатам опыта построить в масштабе векторную диаграмму токов и напряжения.

Контрольные вопросы:

1. Назовите способы компенсации реактивной мощности в цепях с индуктивностями.

2. Дайте определение явлению резонанса токов.

3. Сформулируйте признаки резонанса токов.

4. В чём заключается вред от наличия в электрических цепях реактивных сопротивлений?

Лабораторная работа №5

«Исследование трёхфазных цепей» (ч.1)

Цель работы:Исследование схемы трёхфазной цепи переменного тока при соединении фаз генератора и нагрузки «звездой» и «звездой с нулевым проводом»

Приборы и элементы:

1. Амперметры.

2. Вольтметры.

3. Источники переменной ЭДС.

4. Резисторы.

Порядок выполнения работы:

1. Эксперимент №1. Исследование схемы при симметричной нагрузке

1.1. На рабочем поле собрать схему трёхфазной цепи переменного тока при соединении фаз генератора и нагрузки «звездой с нулевым проводом» (рис.5.1)

[Space]

Рис.5.1.

1.2. Из таблицы вариантов (табл.5.1.) задать параметры элементов схемы согласно варианту

Таблица 5.1.

1.3. Определить линейное напряжение:

U_AB=U_BC=U_CA =√3 ·U_Ф=           В U_ф=U_A=U_B=U_C=E_A=E_B=E_C=380 В

1.4. Определить фазный (линейный) ток

I_ф=I_л=I_A=I_B=I_C=U_ф/R=           A

1.5. К схеме трёхфазной цепи переменного тока рис.5.1 подключить амперметры и вольтметры (рис.5.2). Открыв диалоговое окно измерительных приборов (двойным щелчком мыши по изображению прибора) изменить вид измеряемого напряжения (DC заменить на АС).

1.6. Включить схему. Измерить линейные и фазные напряжения, линейные (фазные) токи и ток в нулевом проводе при разомкнутом и замкнутом ключе (Space). (Замыкание и размыкание ключа осуществляется нажатием клавиши «пробел» клавиатуры). Показания приборов занести в таблицу 5.2

Таблица 5.2

		UAB, В	UBC, В	UCA, В	UA, В	UB, В	UC, В	IA, A	IB, A	IC, A	I0, A

1.7. Сравнить расчётные данные с показаниями приборов. Сделать вывод:

1.8. По показаниям приборов построить в масштабе векторную диаграмму напряжений и токов

m_U=    B/см

m_I =    A/см

2. Эксперимент №2. Исследование схемы при несимметричной нагрузке

2.1. На схеме рис.5.2 изменить величины сопротивлений в фазах, согласно варианта (табл.5.3).

Таблица 5.3

2.2. Определить линейное напряжение:

U_AB=U_BC=U_CA =√3 ·U_Ф=                                       В Uф=UA=UB=UC=EA=EB=EC=380 V

2.3. Определить фазные (линейные) токи

 IA=UА/RА=               A I_B=U_В/R_В=                          A I_C=U_С/R_С=              A

2.4. Включить схему. Измерить линейные и фазные напряжения, линейные(фазные) токи и ток в нулевом проводе при замкнутом ключе (Space). Показания приборов занести в таблицу 5.4

Таблица 5.4

		UAB, V	UBC, V	UCA, V	UA, V	UB, V	UC, V	IA, A	IB, A	IC, A	I0, A

2.5. По показаниям приборов построить в масштабе векторную диаграмму напряжений и токов

m_U=    B/см

m_I =    A/см

2.6. Графическим путём определить ток в нулевом проводе:

а) cложить векторы фазных токов;

б) измерить длину вектора тока в нулевом проводе: l=       см;

в) вычислить величину тока в нулевом проводе:

I₀=l·m_I=                                                            A

2.7. Сравнить расчётные данные с показаниями приборов. Сделать вывод:

2.8. Включить схему. Измерить линейные и фазные напряжения, линейные (фазные) токи и ток в нулевом проводе при разомкнутом ключе (Space). Показания приборов занести в таблицу 5.5

Таблица 5.5

	UAB, В	UBC, В	UCA, В	UA, В	UB, В	UC, В	IA, A	IB, A	IC, A	I0, A

2.9. По показаниям приборов сделать вывод:

Контрольные вопросы:

1. Назовите причины по которым трёхфазные сети получили более широкое распространение по сравнению с однофазными.?

2. Назовите основные схемы соединения трёхфазных цепей.

3. Какие напряжения в трёхфазной системе называют фазными и какие - линейными? Во сколько раз и какие из них являются больше других?

4. Какую роль выполняет нулевой провод в четырёхпроводной трёхфазной цепи?

Лабораторная работа №6

«Исследование трёхфазных цепей» (ч.2)

Цель работы:Исследование схемы трёхфазной цепи переменного тока при соединении

фаз генератора «звездой» и нагрузки «треугольником»

Приборы и элементы:

1. Амперметры.

2. Вольтметры.

3. Источники переменной ЭДС.

4. Резисторы.

Порядок выполнения работы:

1. Эксперимент №1. Исследование схемы при симметричной нагрузке

1.1. На рабочем поле собрать схему трёхфазной цепи переменного тока при соединении фаз генератора «звездой» и нагрузки «треугольником» (рис.6.1)

RA В

Рис.6.1.

1.2. Из таблицы вариантов (табл.6.1.) задать параметры элементов схемы согласно варианту

Таблица 6.1.

1.3. Определить линейное (фазное) напряжение: U_л=U_ф=√3 ·Е_Ф=                                                                         В

Е_ф=E_A=E_B=E_C=380 В

1.4. Определить фазный и линейный токи

I_ф=I_AВ=I_BС=I_CА=U_ф/R=                I_л=I_A=I_B=I_C=√3 ·I_Ф =                               A

1.5. К схеме трёхфазной цепи переменного тока рис.6.1 подключить амперметры и вольтметры (рис.6.2). Открыв диалоговое окно измерительных приборов (двойным щелчком мыши по изображению прибора), изменить вид измеряемого напряжения (DC заменить на АС).

380 V/50 Hz/0 Deg

ЕА

380 V/50 Hz/240 Deg

ЕВ

380 V/50 Hz/ 120 Deg

ЕС

IА

А

IC

А

UСА

А

IBC

А

RВС

RA В

Рис.6.2

1.6. Включить схему. Измерить линейные(фазные) напряжения, фазные и линейные токи.

Показания приборов занести в таблицу 6.2

Таблица 6.2

1.7. Сравнить расчётные данные с показаниями приборов. Сделать вывод:

1.8. По показаниям приборов построить в масштабе векторную диаграмму напряжений и токов

m_U=    B/см

m_I =    A/см

2. Эксперимент №2. Исследование схемы при несимметричной нагрузке

2.1. На схеме рис.6.2 изменить величины сопротивлений в фазах, согласно варианту (табл.6.3).

Таблица 6.3

2.2. Определить линейное (фазное) напряжение: U_AB=U_BC=U_CA =√3 ·Е_Ф=                                                                             В

Е_ф=E_A=E_B=E_C=380 В

2.3. Определить фазные токи

I_AВ=U_АВ/R_АВ=               A I_BС=U_ВС/R_ВС=         A I_CА=U_СА/R_СА=            A

2.4. Включить схему. Измерить линейные (фазные) напряжения, фазные и линейные токи. Показания приборов занести в таблицу 6.4

Таблица 6.4

2.5. По показаниям приборов построить в масштабе векторную диаграмму напряжений и токов

m_U=    B/см

m_I =    A/см

2.6. Графическим путём определить линейные токи:

а) соединить концы векторов фазных токов;

б) измерить длины векторов линейных токов:

l_IA=                см, l_IB=            см, l_IC=         см;

в) вычислить величины линейных токов:

I_А=l_IA·m_I=                                                 A I_В=l_IВ·m_I=A I_С=l_IС·m_I=    A

2.7. Сравнить данные построений с показаниями приборов. Сделать вывод:

Контрольные вопросы:

1. Приведите определение линейных и фазных напряжений, линейных и фазных токов.

2. Приведите основные соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении симметричной нагрузки треугольником?

3. Объясните причины, по которым обмотки трёхфазных генераторов переменного тока целесообразнее соединять в звезду.