Методические возможности стенда Особенности работы на стендах уилс-1 Ознакомительное занятие (лабораторная работа №1)
| Вид материала | Лабораторная работа |
СодержаниеЦель работы Задачи работы Цель работы Задачи работы |
- Методические указания к лабораторным работам Лабораторная работа, 357.24kb.
- Лабораторная работа № Настройка различных сетевых служб. Управление доступом, 193.55kb.
- Н. Э. Баумана Методические указания для лабораторной работы по курсам апбс ч. 3, «Биотелеметрия», 520.54kb.
- Лабораторная работа №3 кпк лабораторная работа №3 Тема: карманный персональный компьютер, 173.34kb.
- Модернизация испытательного огневого стенда для исследования рабочих процессов в жидкостных, 130.78kb.
- Лабораторная работа по курсу «Физические основы микроэлектроники», 136.21kb.
- Методические указания к выполнению лабораторных работ Лабораторная работа 1 исследование, 605.01kb.
- Конспект урока в 9 классе по теме: «Магний», 84.54kb.
- Лабораторная работа 9-05, 570.32kb.
- Лабораторная работа, 166.92kb.
^ Цель работы – выработать навыки использования законов Ома и Кирхгофа при экспериментальном анализе электрических цепей. В результате выполнения лабораторной работы студенты должны знать основные понятия и законы электрических цепей, уметь составлять уравнения электрического равновесия и энергетического баланса, приобрести навыки экспериментального определения значений токов и напряжений и их действительных направлений, а также построения потенциальных графиков.
Закон Ома для участка электрической цепи устанавливает связь между током, напряжением и параметрами элементов на участке. Измерив ток и напряжение на резисторе, по закону Ома можно определить его параметры – сопротивление или проводимость.
Основой анализа электрических цепей являются уравнения равновесия, составленные по законам Кирхгофа, применение которых при экспериментальном исследовании позволяет убедиться в правильности определения значений и направления токов и напряжений, а также оценить погрешность, вызванную влиянием внутренних сопротивлений измерительных приборов либо нестабильностью параметров элементов цепи. Построение потенциального графика (диаграммы) для одного либо нескольких контуров – важный источник информации о режиме работы цепи (распределение потенциалов, значения потенциалов характерных точек для контроля и т.д.).
В работе используется ИР и ИН постоянного напряжения и элементы цепи № 01–08 (см. табл. 1.1). Индексация сопротивлений резисторов в дальнейшем должна производиться в соответствии с номером элемента цепи, например R01 , R02 и т.д. Токи и напряжения намеряются ампервольтметрами.
^ Задачи работы – определение по закону Ома сопротивлений резисторов используемых элементов, значений и направлений токов во всех ветвях исследуемой цепи с проверкой правильности полученных результатов по первому закону Кирхгофа; определение значений и направлений напряжений на элементах с проверкой результатов по второму закону Кирхгофа; проверка выполнения в цепи энергетического баланса на основе экспериментальных данных; построение потенциального графика для заданного контура.
Порядок и методика выполнения исследований
1. Собрать цепь согласно рис. 2.1. Подключить схему к ИР (Еир) и установить ток, равный 10 mА.
Рис. 2.1. Схема для определения сопротивлений резисторов
2. Измерив ток в цепи и напряжения на отдельных резисторах и используя закон Ома, определить фактические сопротивления R01 – R08 и проводимости G01 – G08.
З. Согласно варианту задания, выданного преподавателем (рис.2.2 и табл. 2.1), изобразить на бумаге исследуемую схему, используя для индексации вместо номеров резисторов по рис. 2.2 номера элементов цепи. Собрать цепь на наборном поле.
4. Задаться расчетными направлениями токов в ветвях и указать их на схеме. Измерить токи в ветвях.
Определить действительные направления токов, основываясь на технических особенностях применяемых приборов. Так, для прибора типа Щ4ЗIЗ знак «+» перед цифровым результатом означает подключение зажима «*» К точке с меньшим потенциалом.
Схема 1 Схема 2
Схема 3 Схема 4
Схема 5 Схема 6
Схема 7 Схема 8
Схема 9 Схема 0
Результаты измерений занести в табл. 2.2. При этом знак «+» ставится перед символом тока, если расчетное и действительное направления совпадают, и знак «–» – в противном случае.
Таблица 2.1
Варианты задания
| Вариант | Элементы схем по рис. 2.2. | ||||||||
| R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | R7 | R8 | E2 | |
| Номер элемента наборного поля | V | ||||||||
| 1 | 01 | 03 | 04 | 05 | 06 | 07 | 08 | 02 | 18 |
| 2 | 03 | 01 | 04 | 05 | 06 | 07 | 08 | 02 | 22 |
| 3 | 03 | 02 | 04 | 05 | 06 | 07 | 08 | 01 | 20 |
| 4 | 01 | 04 | 03 | 05 | 06 | 07 | 08 | 02 | 18 |
| 5 | 02 | 03 | 05 | 04 | 06 | 07 | 08 | 01 | 20 |
| 6 | 01 | 03 | 04 | 06 | 05 | 07 | 08 | 02 | 22 |
| 7 | 01 | 03 | 04 | 05 | 07 | 06 | 08 | 02 | 22 |
| 8 | 08 | 02 | 04 | 05 | 06 | 07 | 01 | 03 | 20 |
| 9 | 03 | 08 | 04 | 05 | 06 | 07 | 01 | 02 | 22 |
| 0 | 01 | 02 | 04 | 05 | 06 | 07 | 08 | 03 | 20 |
Примечание: В качестве источников Е1 и Е2 во всех вариантах схем применяются соответственно ИР и ИН.
Таблица 2.2
Токи исследуемой цепи, mA
| I1 | I2 | I3 | I4 | I5 | I6 | I7 | I8 |
| | | | | | | | |
5. Проверить правильность измерений и определения направлений токов в п. 4, составив для каждого узла схемы уравнение по первому закону Кирхгофа. Оценить для каждого узла измерения величиной
100% (2.1)где Imax – наибольший из токов данного узла.
При δ1 > 5 % выяснить причину и при необходимости повторить измерения.
6. Определить значения и направления напряжений на элементах цепи, результаты свести в табл. 2.3. При этом руководствоваться п. 4.
Таблица 2.3
Напряжения на элементах цепи
| Элемент | ИP | ИН | R01 | R02 | R03 | R04 | R05 | R06 | R07 | R08 |
| Напряжение, V | | | | | | | | | | |
7. Проверить правильность определения значений и направлений напряжений, составив для всех независимых контуров уравнения по второму закону Кирхгофа. Вычислить для каждого контура величину δU, отнеся по аналогии с (2.1) сумму напряжений к большему из них.
При δU > 5 % выяснить причину и при необходимости повторить измерения.
8. Проверить выполнение энергетического баланса в анализируемой цепи по данным пп. 2, 4, 6. Определить величину
100% (2.2)где Pп Ри– сумма мощностей соответственно приемников и источников энергии, W.
Допустимым считать значение δр > 5 %.
9. Принять потенциал одного из узлов схемы равным нулю, измерить с учетом знака потенциалы других (устранимых и неустранимых) узлов одного из контуров, содержащего оба источника ЭДС. Результаты измерений оформить в виде таблицы,
10. По данным п. 9 построить потенциальный график. Пользуясь данными пп. 2 и 4, рассчитать потенциалы тех же узлов и нанести их на тот же график. Сравнить полученные результаты.
11. Сделать выводы по работе, обратив внимание на возможные причины отличия значений δI, δU, и δR от нуля.
Литература для подготовки
[I1, с. 22–26; I2, с. 10–12, 20; I3, с. 5–15; I4, c18-23; I5, c.49–52, 106; 16, с. 141–150]
- ЛAБOРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Эквивалентные преобразования сложных электрических цепей
^ Цель работы – изучить эквивалентные преобразования параллельных активных ветвей и схем соединений пассивных элементов трехлучевой звездой и треугольником. В результате выполнения лабораторной работы студенты должны знать принципы и пути упрощения топологии цепей, уметь преобразовывать сложные схемы, приобрести навыки определения параметров элементов эквивалентных схем.
Сложная электрическая цепь может быть преобразована в топологически более простую. При этом эквивалентность обеих цепей будет достигнута, если режим работы непреобразованных участков останется неизменным. Чаще всего используют преобразования последовательных, параллельных и смешанных соединений пассивных и активных элементов, а также пассивных схем «звезда» и «треугольник».
В работе применяются блоки постоянных напряжений и переменного сопротивления, элементы наборного поля № 01–08, 10–12. для измерения токов, напряжений и сопротивлений используются ампервольтметры.
^ Задачи работы – преобразование цепи в топологически более простую с заданным числом узлов и контуров; сравнение энергетических режимов исходной и преобразованной схем.
Порядок и методика выполнения исследований
1. Собрать цепь согласно варианту задания (см. рис. 2.2 и табл. 3.2). Измерить напряжения и токи всех элементов цепи. Данные занести в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Мощности элементов цепи
| Элементы схем по рис. 2.2. | E1 | E2 | R1 | … | R8 |
| U, V | | | | … | |
| I, mA | | | | … | |
| P, W | | | | … | |
| R, Ω | - | - | | … | |
Таблица 3.2
Варианты задания
| Вариант | Номер схемы (рис. 2.2) | Элементы схем по рис. 2.2 | Преобразованная цепь | ||||||||||
| E1, V | E2, V | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | R7 | R8 | Число | |||
| Номер элемента наборного поля | Контуров | Узлов | |||||||||||
| 1 | 1 | 18 | E*ин | 01 | 03* | 04 | 05 | 06 | 07 | 08 | 02* | 2 | 2 |
| 2 | 4 | 18 | E*ин | 01 | 03 | 04 | 05 | 06 | 07 | 08* | 02 | 4 | 4 |
| 3 | 5 | E*ин | 18 | 01 | 03 | 04 | 05 | 06 | 07 | 08 | 02 | 1 | - |
| 4 | 8 | E*ин | 18 | 08* | 02 | 04 | 05 | 06* | 07 | 01 | 03 | 3 | 3 |
| 5 | 1 | 20 | E*ин | 02 | 03* | 05 | 04 | 06 | 07 | 08 | 01* | 2 | 2 |
| 6 | 4 | 20 | E*ин | 02 | 03 | 05 | 04 | 06 | 07 | 08* | 01 | 4 | 4 |
| 7 | 5 | E*ин | 20 | 01 | 02 | 03 | 04 | 05 | 07 | 06 | 08 | 1 | - |
| 8 | 8 | E*ин | 20 | 02* | 03 | 05 | 04 | 06* | 07 | 01 | 08 | 3 | 3 |
| 9 | 1 | 22 | E*ин | 02 | 03* | 04 | 06 | 05 | 07 | 08 | 01* | 2 | 2 |
| 10 | 4 | 22 | E*ин | 02 | 03 | 04 | 06 | 05 | 07 | 08* | 01 | 4 | 4 |
| 11 | 5 | E*ин | 22 | 01 | 02 | 04 | 05 | 06 | 07 | 08 | 03 | 1 | - |
| 12 | 8 | E*ин | 22 | 01* | 03 | 04 | 05 | 07* | 06 | 01 | 08 | 3 | 3 |
| 13 | 1 | 16 | E*ин | 01 | 02* | 04 | 05 | 06 | 07 | 08 | 03* | 2 | 2 |
| 14 | 4 | 16 | E*ин | 03 | 08 | 04 | 05 | 06 | 07 | 01* | 02 | 4 | 4 |
| 15 | 5 | E*ин | 16 | 01 | 02 | 03 | 04 | 05 | 07 | 08 | 06 | 1 | - |
Примечание. Элементы, отмеченные знаком «*», при преобразованиях цепи не должны заменяться эквивалентными.
2. По данным п. 1 вычислить мощности всех элементов цепи и фактические сопротивления резисторов и занести их в табл. 3.1. Оценить выполнение баланса мощности по выражению (2.2). При δR > 5 % выяснить причину и при необходимости повторить измерения.
3. Наметить участки цепи, которые должны быть заменены эквивалентными соединениями для преобразования исходной цепи в цепь с заданными в таб. 3.2 числами узлов и контуров. При этом сначала следует преобразовать соединение «треугольник» в «звезду» (либо «звезду» в «треугольник»), затем заменить параллельные ветви эквивалентными. Вычертить схемы эквивалентных цепей, полученных после каждого этапа преобразования, и показать их руководителю занятий.
4. Вычислить параметры эквивалентного соединения «звезда» («треугольник»). Установить, контролируя по прибору, сопротивления регулируемых резисторов (элементы № 10–12) равными вычисленным.
5. Собрать цепь, полученную после преобразований п. 4, и измерить напряжения и токи элементов. Данные занести в табл. 3.3, подобную табл. 3.1 (составить самостоятельно).
6. Вычислить мощности и фактические сопротивления элементов преобразованной цепи и оценить выполнение баланса мощности аналогично п. 2.
7. Преобразовать схему по п. 5 в заданную согласно варианту задания, заменив параллельные ветви эквивалентными. Собрать полученную цепь, использовав в качестве эквивалентного резистора в ветви с эквивалентным источником напряжения блок переменного сопротивления. Измерить токи и напряжения элементов цепи и результаты занести в табл.3.4, аналогичную табл. 3.1.
8. Вычислить мощности и фактические сопротивления элементов цепи по данным п. 7 и оценить выполнение баланса мощности.
9. Сравнить данные табл. 3.1, 3.3 и 3.4 и сделать выводы по работе, обратив внимание на выполнение условий эквивалентности при преобразованиях.
Литература для подготовки
[11, с. 65, 66; 12, с. 34–36; 13, с. 27, 28, 33–35; 14, c. 58-61; 15, с. 134; 16, с. 207–209]
4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Исследование параметров и схем замещения линейных четырехполюсников