Методические возможности стенда Особенности работы на стендах уилс-1 Ознакомительное занятие (лабораторная работа №1)
| Вид материала | Лабораторная работа |
Содержание6. Лабораторная работа № 6 Задачи работы 7. Лабораторная работа № 7 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.
Примечание. Фактическое значение частоты равно … Hz.
Результаты измерений значений токов и сдвигов по фазе, а также вычислений аргументов комплексов токов ветвей, содержащих резисторы, свести в табл. 5.4. Число строк таблицы соответствует числу ветвей исследуемой цепи. Для токов ветвей, не содержащих резисторы, в графе «Сдвиг по фазе …» поставить прочерк. Схемы 1–5 содержат по одной ветви без резистора, схемы 6–10 – по две таких ветви.
Таблица 5.4
Комплексы токов в ветвях
| Комплексы токов | Модуль, mA | Сдвиг по фазе напряжения резистора, …º | Аргумент, …º | Примечание |
| İ1 … | | | | Начальная фаза ЭДС источника ψe=…º |
4. По комплексам токов одного из узлов рассчитать комплекс тока ветви, не содержащей резистор. Модуль этого комплекса сравнить с действующим значением тока, измеренным в п. 3. При значительных расхождениях (более 10 %) после консультации с преподавателем повторить п. 3 или скорректировать расчет.
По данным табл. 5.4 построить векторную диаграмму токов для одного из узлов.
5. Измерить действующие значения и сдвиги по фазе напряжений на всех элементах исследуемой цепи. Вычислить начальные фазы напряжений с учетом заданной начальной фазы ЭДС источника. Результаты вычислений и измерений занести в таблицу, аналогичную табл. 5.1.
6. По данным п. 5 построить топографическую диаграмму напряжений для внешнего контура цепи. Диаграмму использовать для оценки правильности проведенных измерений. При значительных расхождениях установить причину после консультации с преподавателем повторить измерения либо расчет.
7. По комплексам токов и напряжений вычислить комплексы полной мощности, активную и реактивную мощности каждого из пассивных элементов цепи. Результаты расчета занести в табл. 5.5.
Оценить выполнение баланса мощности для активных и реактивных составляющих. Суммарное значение соответствующих мощностей, а также мощность, генерируемую источником, привести в табл. 5.6.
Используя теорему Ланжевена, проверить правильность выполненных измерений и расчетов мощностей.
Таблица 5.5
Мощности пассивных элементов
| Элементы схем по рис. 5.3 | Комплекс напряжения Ů, V | Сопряженный комплекс тока İ, А | Комплекс полной мощности Š, V·A | Активная мощность P, W | Реактивная мощность Q, var |
| R1 … | | | | | |
Таблица 5.6
Обобщенные результаты
| Источник ЭДС | Пассивная часть цепи | |||||
| Ė, V | İ | Š, VA | P, W | Q, var | ∑ P, W | ∑ Q, var |
8. Сделать выводы по работе, обратив внимание на оценку способов измерения начальных фаз токов и напряжений, а также на особенности использования законов равновесия для цепи гармонического тока.
Литература для подготовки
[11, с. 50–53, 55, 109–110; 12, с. 107–108, 120, 131, 146, 154–155; 13, с. 67–71, 77–78, 81–82, 85, 88–89, 111; 14, с. 112–113, 148, 157, 192–193, 197; 15, с. 185–186, 193, 201, 203–265; 16, о. 191–192, 173–180, 195–201]
^ 6. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
Применение теории двухполюсника для исследования цепей синусоидального тока
Цель работы – выработать навыки определения параметров схем замещения пассивной электрической цепи при представлении ее в виде двухполюсника (ДП). В результате проведения лабораторной работы студенты должны знать методы эквивалентных преобразований электрических цепей при помощи активных и реактивных составляющих и в комплексной форме, уметь рассчитывать эквивалентные параметры различных схем замещения, приобрести навыки измерения параметров всей цепи как ДП. Если определение токораспределения в пассивной электрической цепи не входит в задачи анализа, то всю цепь в целое можно заменить относительно выделенных узлов (зажимов) эквивалентной цепью. Соответствующая схема замещения содержит в этом случае два пассивных элемента, соединенных последовательно либо параллельно.
Параметры эквивалентных схем, зависящие от характера и параметров элементов исходной электрической цепи и ее топологии, могут быть определены расчетом либо экспериментально.
Расчет предполагает применение методов преобразования целей синусоидального тока по заданной схеме цепи и ее параметрам. Формулы эквивалентных преобразований, использующие активные и реактивные составляющие либо комплексные значения величин, приведены в рекомендуемой литературе. При экспериментальном определении параметров схем замещения используются результаты измерений действующих значений и начальных фаз электрических величин.
В работе используются источник переменного напряжения при синусоидальной форме выходного сигнала, блоки переменных сопротивления, емкости и индуктивности, элементы наборного поля № 01–04, 22–24, 34–36.
Действующие значения токов и напряжений измеряются ампервольтметрами;
начальные фазы определяются по показаниям электронного фазометра (измерителя разности фаз); точное значение устанавливаемой частоты – частотомером.
При выполнении операций с комплексными числами и их преобразовании из одной формы в другую рекомендуется использовать ПМК по программе 1.2.5 [9].
^ Задачи работы – определение физических параметров элементов при заданной частоте и параметров ДП по экспериментальным данным; расчет параметров эквивалентного ДП по известной топологии и параметрам элементов цепи; реализация эквивалентных схем ДП.
Порядок и методика проведения исследований
1. По табл. 6.1 выбрать согласно варианту задания используемые в работе элементы. Измерить их параметры, руководствуясь указаниями вводной части лабораторной работы № 5 и схемой рис. 5.3. Результаты измерений тока, напряжения и сдвига фаз занести в таблицу, аналогичную табл. 5.3. По этим результатам вычислить пара метры заданных элементов.
Таблица 6.1
Варианты задания
| Вариант | Элементы схем по рис. 6.1 | Параметры источника | |||||||
| R1 | R2 | R3 | L1 | L2 | C1 | C2 | E, V | f, kHz | |
| Номер элемента наборного поля | |||||||||
| 1 | 01 | 02 | 03 | 22 | 23 | 35 | 34 | 22 | 3,0 |
| 2 | 01 | 03 | 04 | 22 | 24 | 34 | 35 | 20 | 3,5 |
| 3 | 01 | 02 | 03 | 23 | 24 | 34 | 36 | 18 | 2,0 |
| 4 | 01 | 03 | 04 | 22 | 23 | 34 | 35 | 22 | 2,8 |
| 5 | 01 | 02 | 03 | 22 | 23 | 35 | 34 | 20 | 3,0 |
| 6 | 01 | 03 | 02 | 22 | 24 | 35 | 36 | 18 | 2,5 |
| 7 | 01 | 02 | 03 | 22 | 23 | 34 | 35 | 22 | 2,7 |
| 8 | 01 | 03 | 02 | 23 | 24 | 34 | 36 | 20 | 2,0 |
| 9 | 01 | 02 | 03 | 23 | 24 | 35 | 36 | 18 | 2,5 |
| 0 | 01 | 03 | 04 | 22 | 23 | 35 | 34 | 22 | 3,0 |
2. Собрать на наборном поле исследуемую цепь согласно заданному варианту схемы (рис. 6.1). Установить требуемые значения ЭДС источника. Необходимую частоту задать, контролируя значение ее с помощью частотомера. Для обеспечения возможности измерения угла сдвига фаз входных тока и напряжения подключить исследуемую цепь к источнику по схеме рис. 5.4. Здесь роль исследуемого элемента выполняет заданный ДП. В качестве резистора R0 выбрать блок переменного сопротивления, установив R0= 10 Ω.
3. Измерить ток, напряжение и разность их фаз на входе цепи. Результаты измерений занести в табл. 6.2.
Таблица 6.2
Входные величины исходной и эквивалентной схем
| Измеряемые величины | U, V | I, mA | φ, …º |
| Исходная схема | | | |
| Эквивалентная схема | последовательная | ||
| параллельная |
4. Вычислить эквивалентные параметры для последовательной и параллельной схем замещения и привести их в табл. 6.3.
Таблица 6.3
Эквивалентные параметры схем
| Схема | Способ определения параметров | Ze, Ω | Re, Ω | Xe, Ω | Le(Ce) | Ye, S | Ge, S | Be, S |
| Исходная | Эксперимент (табл. 6.2) | | | | | | | |
| Расчет по активным и реактивным составляющим | | | | | | | | |
| Расчет по комплексным сопротивлениям | | | | | | | | |
| Эквива-лентная последо- вательная | Расчет по экспериментальным данным (табл. 6.2) | | | | | | | |
| Эквива-лентная парал- лельная | Расчет по экспериментальным данным (табл. 6.2) | | | | | | | |
Схема 1 Схема 2
Схема 3 Схема 4
Схема 5 Схема 6
Схема 7 Схема 8
Схема 9 Схема 0
Рис. 6.1. Варианты схем для исследования
5. По заданной схеме рассчитать эквивалентные относительно зажимов цепи параметры. Расчет провести, используя активные и реактивные составляющие сопротивлений и проводимостей. Повторить расчет, используя комплексную форму записи сопротивлений. Результаты занести в табл. 6.3. При значительных расхождениях с экспериментальными данными после консультации с преподавателем повторить эксперименты либо расчеты.
6. Используя блоки переменных сопротивления, емкости или индуктивности, собрать последовательную цепь замещения и установить ее параметры по табл. 6.3. Подключить источник ЭДС и резистор R0 аналогично п. 2 и измерить напряжение, ток и сдвиг фаз на входе. Результаты занести в табл. 6.2.
7. Повторить эксперимент п. 6 для параллельной цепи замещения. Результаты занести в табл. 6.2.
8. По данным пп. 6 и 7 рассчитать соответствующие эквивалентные параметры схем замещения и занести в табл. 6.3.
При значительных расхождениях с полученными ранее значениями после консультации с преподавателем скорректировать расчеты либо повторить измерения.
9. Сделать выводы по работе, обратив внимание на рациональную форму преобразований и определений эквивалентных параметров ДП.
Литература для подготовки
[11, с. 40, 42, 51, 53, 54, 64, 312; 12, с. 116, 117, 122–126, 133, 134; 13, с. 91–92; 14, с. 123, 128, 131, 132, 142; 15, с.185–189, 201; 16, с. 169, 170, 173–180, 184–189, 197–202]
^ 7. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
Исследование цепей с индуктивно связанными элементами
Цель работы – изучить методы анализа цепей с индуктивно связанными элементами. В результате проведения лабораторной работы студенты должны знать особенности явлений, происходящих в электрических цепях с индуктивными связями; уметь определять коэффициент взаимоиндукции и составлять уравнения электрического равновесия; приобрести навыки определения одноименных зажимов и построения векторных диаграмм цепей с индуктивными связями.
Элементы электрической цепи называют индуктивно (магнитно) связанными, если они обладают общим магнитным потоком, созданным токами этих элементов. Напряжение на индуктивно связанном элементе компенсирует падение напряжения на активном сопротивлении элемента и ЭДС само– и взаимоиндукции. Направление ЭДС взаимоиндукции зависит от взаимного направления токов элементов относительно одноименных зажимов.
Одноименные зажимы двух индуктивно связанных элементов определяются по сопротивлению их последовательного соединения, которое измеряется дважды при разной полярности включения одного из этих элементов. Поскольку анализ цепей необходимо проводить исходя из фактических параметров составляющих элементов, работа начинается с экспериментального определения характеристик заданных индуктивно связанных катушек.
В работе используются блоки переменных напряжения, сопротивления и элементы наборного поля № 04–06, 27, 30, 31, 33, 34. Токи и напряжения измеряются ампервольтметрами, сдвиги фаз напряжений и токов – электронным фазометром (измерителем разности фаз). Точное значение установленной частоты определяется частотомером.
^ Задачи работы - определение фактических параметров двух индуктивно связанных катушек; построение векторной диаграммы напряжений при последовательном соединении индуктивно связанных катушек и определение одноименных зажимов; построение векторной диаграммы и определение входного сопротивления при параллельном соединении индуктивно связанных катушек; определение входного сопротивления нагруженного трансформатора.
Порядок и методика выполнения исследований
1. Определить параметры индуктивно связанных катушек (элемент наборного поля № 27) на заданной частоте (табл. 7.1). Для этого собрать цепь по рис. 7.1. В качестве резистора R0 использовать блок переменного сопротивления, установив R0 = 10…30 Ω. Резистор R0 предназначен для создания напряжения, пропорционального току, необходимого для подключения фазометра. ЭДС источника повышать, начиная с минимальных значений, и установить таким, чтобы ток не превышал допустимого значения, указанного на элементе.
Измерить ток I, напряжение U и сдвиг по фазе φ на входе цепи и напряжение UM на выходе. При измерении φ руководствоваться рекомендациями вводной части лабораторной работы № 5. Измерения выполнить при поочередном подключении катушек к источнику. Полученные значения занести в табл. 7.2.
2. По данным измерений п. 1 вычислить параметры индуктивно связанных катушек. Результаты измерений занести в табл. 7.2. Определить среднее значение коэффициента взаимоиндукции М из двух опытов.
Таблица 7.1.
Варианты задания
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| f, kHz | 2 | 3 | 4 | 1,9 | 2,9 | 3,9 | 2,5 | 3,5 | 1,8 | 2,8 | 3,8 | 2 | 3 | 4 | 2,7 |
| Включе-ние кату-шек | С | В | В | С | С | В | С | В | С | В | В | С | В | В | В |
| Номер элемента | 33 | 05 | 30 | 04 | 34 | 06 | 05 | 06 | 34 | 04 | 31 | 05 | 33 | 05 | 34 |