РГР по электротехнике_4448

Таблица 3.1

Характер

U

, В

U

, В

U

, В

I , А

I , А

I , А

I , А

нагрузки

А

В

С

0

АО

ВО

СО

Симметричный

режим

Несимметрич-

ный режим

4.Изменить нагрузку в фазе А, включив вместо резистора R1 резистор R4. Измерить напряжения на фазах нагрузки. Определить токи в фазах электрической цепи и нейтральном проводе. Результаты эксперимента занести в табл. 3.1.

5.Отсоединить нейтральный провод. Измерить напряжения на фа-

зах нагрузки, т. е. на резисторах R4 , R2 , R3 и напряжение между нейтральными точками генератора и нагрузки (U00 ). Все напряжения

измерять с помощью цифрового мультиметра. Токи в фазах определить по закону Ома. Результаты эксперимента записать в табл. 3.2

Таблица 3.2

Режим цепи

U

, В

U

, В U

, В

U

00

, А

I

А

, А

I

В

, А

I

С

, А

АО

ВО

СО

Симметричный

режим

Несимметрич-

ный режим

Режим хх

Фазы А

Режим КЗ Фазы А

41

6. Восстановить симметричный режим трехфазной электрической цепи (рис. 3.2), включить в фазу А вместо резистора R4 резистор R1. Измерить напряжения на фазах нагрузки и напряжение смещения нейтрали U00'. Косвенным методом определить токи в фазах нагрузки. Результаты эксперимента записать в табл. 3.2.

Рис. 3.2

7.Создать в фазе А режим холостого хода, отсоединив провод, соединяющий R1 с фазой А. Измерить напряжения на фазах нагрузки UА0', UВ0', UС0' и напряжение смещения нейтрали U0'0. Токи в фазах определить косвенным методом. Результаты измерений занести в табл. 3.2.

8.Создать в фазе А режим короткого замыкания. Для этого вместо резистора R1 включить амперметр с пределом измерения 1 А. Произвести измерения напряжений и токов. Результаты измерений занести в табл. 3.2.

9.Собрать электрическую цепь по схеме рис. 3.3. На магазине емкостей набрать емкость С = 15 мкФ. Измерить напряжения на фазах нагрузки А, В, С и в нейтральном проводе. Токи в фазах А, В, С определить косвенным методом.

Рис. 3.3

42

Результаты эксперимента занести в табл. 3.3.

	Таблица 3.3
Режим	U АО ,В UВО ,В UСО ,В U0 0, А IА, А IВ, А IС, А I0, А

Четырехпроводная схема

Трехпроводная

схема

10.Отключить в электрической цепи рис. 3.3 нейтральный провод. Произвести измерение напряжений и токов. Результаты эксперимента занести в табл. 3.3.

11.По данным всех пунктов построить в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений.

Методические указания

1.Косвенным методом токи в фазах приёмника определяются по закону Ома (параметры фаз: R, L, C даны на стенде ).

2.Схемы электрических цепей в режимах хх и КЗ фазы А должны быть представлены в отчетах.

3.Построение векторной диаграммы токов и напряжений при любой нагрузке следует начинать с построения симметричной «звезды»

фазных напряжений источника питания.

4. При построении векторных диаграмм пп. 3–8 использовать метод «засечек», так как векторные диаграммы строятся на комплексной плоскости, а при экспериментальных исследованиях известны только значения модулей напряжений и токов. Этот графический метод заключается в следующем:

а) построить симметричную звезду фазных напряжений источника:

ŮА = UА; ŮВ = UАе–j120; ŮС = UАеj120.

б) раствором циркуля, равным фазным напряжениям на приемнике, поочередно сделать засечки из точек А, В и С, а затем раствором циркуля, равным напряжению смещения нейтрали, засечку из точки 0;

в) точка пересечения окружностей всех фазных напряжений и напряжения смещения нейтрали определяет положение на комплексной плоскости значения потенциала нейтральной точки приемника 0'; г) соединив точку 0' с точками А, В, С, получить звезду фазных

напряжений приёмника.

43

Программа домашней подготовки

1.По учебным пособиям и конспекту лекций повторить раздел «Трехфазные цепи».

2.Заготовить бланки протокола с необходимыми таблицами и схе-

мами.

3.Записать в протокол все расчетные формулы.

Контрольные вопросы

1.В чем различие трехпроводных и четырехпроводных цепей?

2.Почему при симметричной нагрузке нейтральный провод не влияет на режим работы цепи?

3.Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями при симметричной нагрузке, соединенной звездой?

4.Какова роль нейтрального провода при несимметричной нагрузке?

5.Какими способами можно измерить активную мощность в трёхпроводных и четырёхпроводных трёхфазных цепях при симметричной

инесимметричной нагрузке?

Лабораторная работа № 4

ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Цель работы

1.Исследовать одно- и трехфазные двухполупериодные выпрями-

тели.

2.Исследовать влияние сглаживающих фильтров.

Объект и средства исследования

Объектом исследования является выпрямительное устройство (рис. 4.1), содержащее трансформатор, схему выпрямления, дроссель, конденсатор и резистор нагрузки.

Переключением ключа В1 выбирается вариант исследуемой схемы: однофазная (ключ разомкнут) или трехфазная (ключ замкнут).

44

Рис. 4.1

Коммутацией ключей В2 и В3 к выпрямительной схеме подключаются емкостной, индуктивный и Г-образный L-C-фильтры. Величина нагрузки выпрямительного устройства регулируется переменным резистором нагрузки Rн. Режим холостого хода реализуется размыканием ключа В4.

Измерение напряжения производится цифровым комбинированным прибором, измерение токов – миллиамперметром (100 мА). Изменение напряжений и токов во времени регистрируется осциллографом.

Рабочее задание

1.Включить однофазную мостовую схему (ключ В1-нижнее положение). Подключить к схеме измерительные приборы. Подать на схему напряжение питания.

2.Снять внешние характеристики однофазного выпрямителя: без фильтра, с емкостным (ключ В2-вниз), с индуктивным (ключ В3-вправо)

ис Г-образным фильтром. Экспериментальные данные записать в табл. 4.1. Построить графики внешних характеристик.

3.Установить ток нагрузки Iо = 40 мА. Подключив к гнездам Г2, Г5 осциллограф, зарисовать осциллограммы напряжения на нагрузке в схемах: без фильтра; с С-фильтром; с L-фильтром и L-С-фильтром. Определить коэффициенты пульсации выпрямленного напряжения, записать их значения в табл. 4.1.

4.Включить трехфазную мостовую схему (схему Ларионова), ключ В1 в верхнем положении).

45

								Таблица 4.1
Схема	Iо, mА	0	30	35	40	45	50	55	60	Kп
Без фильтра	Uо, В
Емкостный	Uо, В
фильтр
Индуктивный	Uо, В
фильтр
Г-образный	Uо, В
фильтр

5. Снять внешние характеристики трехфазного выпрямителя: без фильтра; с емкостным; с индуктивным и с Г-образным фильтром. Экспериментальные данные записать в табл. 4.2. Построить графики внешних характеристик.

Таблица 4.2

Схема

Без фильтра

Емкостный фильтр

Индуктивный фильтр

Г-образный фильтр

Iо, mА 0 30 35 40 45 50 55 60 Kп

Uо, В

Uо, В

Uо, В

Uо, В

6. Установить ток нагрузки Iо = 40 мА. Начертить осциллограммы напряжения на нагрузке в схемах: без фильтра, с С-фильтром, L-фильт- ром и LС-фильтром. Определить коэффициенты пульсации выпряленного напряжения, записать их значения в табл. 4.2.

Методические указания

1. Исходное положение тумблеров показано на схеме.

2. Внешней характеристикой выпрямителя называют зависимость среднего значения выпрямленного напряжения Uо на нагрузочном устройстве от среднего значения выпрямленного тока Iо через него:

Uо = f (Iо).

3. Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения Kп есть отношение амплитуды переменной составляющей UM1 (основной гармоники) выпрямленного напряжения к его среднему значению Uо:

46

Kп UM1 / Uо .

4. Коэффициент сглаживания фильтра q равен отношению коэффициентов пульсации на входе и выходе фильтра:

q Kп вх / Kп вых.

Программа домашней подготовки

1.По учебным пособиям и конспекту лекций следует изучить тему «Выпрямительные диоды».

2.Ознакомиться с устройством и принципом действия одно- и трехфазных мостовых выпрямительных схем.

3.Ознакомиться с устройством и работой сглаживающих филь-

тров.

4.Заготовить бланк протокола к лабораторной работе.

Контрольные вопросы

1.Вольт-амперная характеристика выпрямительного диода.

2.Параметры выпрямительного диода.

3.Объясните с помощью временных диаграмм принцип действия однофазной мостовой схемы выпрямления.

4.Объясните с помощью временных диаграмм принцип действия трехфазной мостовой схемы выпрямления.

5.Что произойдет, если в однофазной мостовой выпрямительной схеме изменить включение одного из диодов на противоположное?

6.Произведите сравнительную оценку исследованных схем выпрямления.

7.Объясните, почему уменьшается выпрямленное напряжение с ростом тока нагрузки.

8.Назовитеосновные виды сглаживающихфильтровиихназначение.

9.Поясните, в каких случаях целесообразно использовать индуктивные, а в каких – емкостные фильтры или их сочетания.

10.Объясните работу выпрямительного устройства с емкостным фильтром.

11.Объясните работу выпрямительного устройства с индуктивным фильтром.

12.Что называется внешней характеристикой выпрямителя? Чем определяется ее вид?

13.Поясните назначение согласующего трансформатора в выпрямительных устройствах.

47

Лабораторная работа № 5

ЛИНЕЙНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Цель работы

1.Ознакомиться с назначением и работой линейных устройств на основе операционных усилителей.

2.Экспериментально определить влияние параметров элементов входной цепи и цепи обратной связи на вид операции, выполняемой устройством.

Объект и средства исследования

В качестве элементов входных цепей (рис. 5.2) используются резисторы R1, R2 и конденсатор С1, в цепь обратной связи могут быть включены конденсатор С2 и переменный резистор R4, в качестве которого применяется магазин сопротивлений. На вход линейных устройств подается либо сигнал в виде положительной полуволны синусоидального напряжения (формируемый с помощью диодного ключа, состоящего из диода VD1 и резистора R3), либо сигнал прямоугольной формы. В качестве источника сигналов синусоидальной и прямоугольной формы используется генератор низкочастотных сигна-

лов SFG-2010 (ГС).

Объект и средства исследования

Исследуются линейные устройства, реализуемые на основе операционного усилителя (ОУ) в интегральном исполнении К14ОУД2. Микросхема К14ОУД2 (рис. 5.1) имеет два входа (4 – неинвертирующий, 3 – инвертирующий) и один выход (вывод 7), общий вывод 1 (корпус), выводы подсоединения питающих напряжений: 8 – для +Е и 5 – для – Е. Выводы 2 и 6 используют для балансировки микросхемы с помощью переменного резистора с сопротивлением 10 кОм. Основные параметры микросхемы К14ОУД2:

ЭДС источников питания: + Е = 15 В, Е = 15 В;

потребляемый ток Iпит = 5 мА;

коэффициент усиления в режиме холостого хода Кu хх = 50000;

48

Рис. 5.1

напряжение смещения Uвх см = + 50 мВ;

выходное сопротивление Rвых = 200 Ом;

входное сопротивление Rвх = 1000 кОм.

Рис. 5.2

49

Измерение напряжений на входе и выходе линейных устройств осуществляется осциллографом GOS-620, сопротивление резисторов измеряется цифровым комбинированным прибором. Подача напряжения на схему производится включением ключа «Питание». Схемы линейных устройств собираются коммутацией ключей В1–В8.

Рабочее задание

1.Исследовать инвертирующий усилитель.

1.1.Собрать схему инвертирующего усилителя (рис. 5.3). Сопротивление резистора R4 выставить равным 30 кОм, проверить величину сопротивления комбинированным прибором.

Рис. 5.3

1.2.Подать на вход собранной схемы (гнёзда 1 и 2) синусоидальный сигнал с генератора низкочастотных сигналов. Установить на входе усилителя (гнёзда 3 и 2) сигнал амплитудой 1 В и частотой 500 Гц. Изобразить форму входного сигнала усилителя.

1.3.Зарисовать форму сигнала на выходе усилителя (гнёзда 6 и 2). Измерить амплитуду выходного сигнала усилителя. Определить коэффициент усиления по напряжению (Кu). По известным значениям Кu и R4 определить величину сопротивления резистора R1.

1.4.Рассчитать сопротивление резистора R4, при котором Кu усилителя будет равен пяти. Выставить данное сопротивление. Проверить правильность расчета. Зарисовать осциллограмму выходного напряжения.

2.Исследовать неинвертирующий усилитель.

2.1.Собрать схему инвертирующего усилителя (рис. 5.4). Сопротивление резистора R4 выставить равным 30 кОм.

50