- •1. Предварительные теоретические сведения 209
- •1. Предварительные теоретические сведения 228
- •Лабораторные работы по курсу «электротехника» общие методические указания к лабораторным работам
- •2.2. Электрические цепи с активным сопротивлением, индуктивностью и ёмкостью
- •2.3. Последовательное соединение элементов с параметрами r, l, с
- •3. Лабораторная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Экспериментальная часть
- •4.2. Обработка результатов эксперимента
- •Вычислить полное сопротивление по формуле: .
- •5. Контрольные вопросы
- •2.2. Повышение коэффициента мощности в электрических цепях переменного тока
- •3. Лабораторная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Экспериментальная часть
- •4.2. Обработка результатов эксперимента
- •5. Контрольные вопросы
- •2.2. Соединение приёмников по схеме четырёхпроводная звезда
- •2.3 Режимы работы трёхфазной цепи, соединённой по схеме четырёхпроводная звезда
- •2.3.1. Режим симметричной нагрузки
- •2.3.2. Режим изменения тока одной фазы
- •2.3.3. Режим несимметричной нагрузки
- •2.3.4. Режим равномерно-разнородной нагрузки
- •2.3.5. Режим обрыва одной фазы
- •2.4. Соединение приёмников по схеме трёхпроводная звезда
- •2.4.1. Режим симметричной нагрузки
- •2.4.2. Режим изменения сопротивления одной фазы
- •2.4.3. Режим несимметричной нагрузки
- •2.4.4. Режим равномерно-разнородной нагрузки
- •2.4.5. Режим обрыва одной фазы
- •2.4.6. Режим короткого замыкания фазы
- •3. Лабораторная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Экспериментальная часть
- •4.2. Обработка результатов эксперимента
- •5. Контрольные вопросы
- •Трехфазной цепи
- •2.2.Трехпроводная цепь. Соединение приемников по схеме «треугольник»
- •2.3. Режимы работы трехфазной цепи, соединенной по схеме «треугольник»
- •2.3.1. Режим симметричной нагрузки
- •При симметричной нагрузке
- •2.3.2. Режим изменения тока одной фазы
- •При изменении тока одной фазы для случая
- •2.3.3. Режим несимметричной нагрузки
- •При несимметричной нагрузке для случая
- •2.3.4. Режим обрыва одной фазы
- •При обрыве фазы bc
- •2.3.5. Режим обрыва линейного провода
- •Линейного провода b-b
- •При обрыве линейного провода b-b
- •2.3.6. Режим равномерно-разнородной нагрузки
- •3. Лабораторная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Экспериментальная часть
- •4.2. Обработка результатов эксперимента
- •5. Контрольные вопросы
- •2.2. Приборы магнитоэлектрической системы
- •2.3. Приборы электромагнитной системы
- •2.4. Приборы электродинамической и ферродинамической системы
- •2.5. Измерение тока в цепях постоянного тока
- •2.6. Измерение напряжения в цепях постоянного тока.
- •2.7. Измерение тока в цепях переменного тока
- •2.8. Расширение пределов измерения вольтметров в цепях переменного тока
- •2.9. Измерение мощности в цепях постоянного и переменного тока.
- •3. Лабораторная установка
- •5. Контрольные вопросы
- •VI. Лабораторная работа № 6. Исследование электрической цепи синусоидального тока при последовательном соединении активного, индуктивного и емкостного сопротивлений в режиме резонанса напряжений
- •1. Цель работы
- •2. Предварительные теоретические сведения
- •2.1. Общие положения и определения.
- •3. Лабораторная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Экспериментальная часть
- •4.2. Обработка результатов эксперимента
- •6. Контрольные вопросы
- •VII. Лабораторная работа № 7. Исследование электрической цепи синусоидального тока при параллельном соединении активного, индуктивного и емкостного сопротивлений в режиме резонанса токов
- •1. Цель работы
- •2. Предварительные теоретические сведения
- •2.1. Общие положения и определения.
- •3. Лабораторная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Экспериментальная часть
- •4.2. Обработка результатов эксперимента
- •5. Контрольные вопросы
- •2.2. Режимы работы трансформатора
- •2.3. Внешняя характеристика трансформатора
- •3. Лабораторная установка
- •4. Программа работы
- •4.1. Экспериментальная часть
- •4.2. Обработка результатов эксперимента
- •Экспериментальные данные характеристики холостого хода Таблица 8.1
- •Экспериментальные данные опыта холостого хода Таблица 8.2
- •Данные нагрузочного режима при активной нагрузке () Таблица 8.3
- •Экспериментальные данные внешней характеристики при ёмкостной нагрузке (); Таблица 8.4
- •5. Контрольные вопросы
- •Практические занятия по курсу «электротехника» общие методические указания к практическим занятиям
- •IX. Практическое занятие №1. Расчет электрических цепей с использованием законов Ома и Кирхгофа
- •1. Вопросы для подготовки к занятиям
- •2. Расчет цепи с одним источником питания
- •2.1. Анализ и решение задачи 1
- •2.2. Дополнительные вопросы к задаче 1.
- •3. Расчет сложных цепей при помощи уравнений Кирхгофа
- •3.1. Анализ и решение задачи 2
- •3.2. Дополнительные вопросы к задаче 2
- •4. Самостоятельная работа студента
- •X. Практическое занятие №2. Методы расчета сложных цепей
- •1. Вопросы для подготовки к занятиям
- •2. Расчет цепи методом узлового напряжения
- •2.1. Анализ и решение задачи 1
- •2.2. Дополнительные вопросы к задаче 1
- •3. Расчет цепей методом эквивалентного генератора
- •3.1. Анализ и решение задачи 2
- •3.2. Дополнительные вопросы к задаче 2
- •4. Самостоятельная работа студента
- •XI. Практическое занятие №3. Расчет цепи переменного тока с последовательным соединением элементов
- •1. Вопросы для подготовки к занятиям
- •2. Расчет электрических параметров цепи
- •2.1. Анализ и решение задачи 1
- •3. Расчет цепи методом комплексных чисел
- •3.1. Дополнительные вопросы к задаче 1
- •4. Определение параметров потребителя по опытным данным
- •4.1. Анализ и решение задачи 2
- •4.2. Дополнительные вопросы к задаче 2
- •4. Самостоятельная работа студента
- •XII. Практическое занятие №4. Расчет сложных цепей переменного тока
- •1. Вопросы для подготовки к занятиям
- •2. Расчет цепи с параллельным соединением элементов
- •2.1. Анализ и решение задачи 1
- •2.2. Дополнительные вопросы к задаче 1
- •3. Расчет разветвленной электрической цепи
- •3.1. Анализ и решение задачи 2
- •3.2. Дополнительные вопросы к задаче 2
- •4. Самостоятельная работа студента
- •XIII. Практическое занятие №5. Магнитные и нелинейные цепи
- •1. Вопросы для подготовки к занятиям
- •2. Примеры решения прямой и обратной задачи для магнитных цепей
- •3. Самостоятельная работа студента
- •XIV. Практическое занятие №6. Расчет трехфазных цепей при соединении потребителей звездой и треугольником
- •1. Вопросы для подготовки к занятиям
- •2. Расчет цепей при соединении источников и потребителей звездой
- •2.1. Анализ и решение задачи 1
- •2.2. Дополнительные вопросы к задаче 1
- •3. Расчет цепей при соединении треугольником
- •3.1. Анализ и решение задачи 2
- •3.2. Дополнительные вопросы к задаче 2
- •3.3. Анализ и решение задачи 3
- •3.4. Дополнительные вопросы к задаче 3
- •4. Самостоятельная работа студента
- •Контрольные работы по курсу «электротехника» общие методические указания к контрольным работам
- •XV. Контрольная работа №1. Расчёт разветвлённой электрической цепи синусоидального тока постановка задачи
- •1. Предварительные теоретические сведения
- •1.1. Последовательное соединение активных и реактивных элементов
- •1.2. Векторная диаграмма напряжений для неразветвленной цепи
- •1.3. Проводимости и их связь с сопротивлениями
- •1.4 Общий случай разветвленной цепи
- •2. Расчет цепи синусоидального тока со смешанным соединением элементов
- •2.1 Содержание домашнего задания
- •2.2 Пример расчета электрической цепи со смешанным соединением элементов
- •XVI. Контрольная работа №2. Расчёт трёхфазной электрической цепи синусоидального тока постановка задачи
- •1. Предварительные теоретические сведения
- •1.1. Общие положения и определения
- •1.2. Соединение фаз приемников схеме четырехпроводная звезда
- •1.3. Соединение фаз приемника по схеме «треугольник»
- •1.4. Мощность трехфазной цепи
- •2. Расчет трехфазной электрической цепи
- •2.1. Содержание домашнего задания
- •2.2. Пример расчета трехфазной электрической цепи
- •XVII. Вопросы к тестам по курсу «электротехника» общие методические указания к тестовым заданиям
- •Литература
- •Приложения
2.2. Приборы магнитоэлектрической системы
Принцип работы приборов магнитоэлектрической системы основам на использовании электромагнитной силы взаимодействия проводника с током и магнитного поля постоянного магнита.
Прибор состоит из постоянного магнита I подковообразной формы, к полюсам которого прикреплены полюсные наконечники 2 из магнитно-мягкой стали с цилиндрической выточкой (рис. 55). Между полюсными наконечниками неподвижно укреплен сердечник 3 цилиндрической формы из мягкой литой стали. Сердечник служит для создания в воздушном зазоре достаточно сильного, однородного магнитного поля. В воздушном зазоре свободно поворачивается укрепленная на оси подвижная катушка 4, охватывающая цилиндрический сердечник 3. Эта катушка и является подвижной частью прибора. На одной оси с катушкой укреплена указательная стрелка 5, конец которой перемещается по шкале прибора 6.
Рисунок 55. Устройство электроизмерительного прибора магнитоэлектрической системы
Для получения высокой точности и чувствительности подвижная катушка выполняется легкой и состоит из тонкой алюминиевой рамки прямоугольной формы, на которую намотано W витков тонкого медного изолированного провода. Сопротивление катушки равно 5 Ом и она допускает незначительные по величине тока, не превышающие 30 мА.
С каждой стороны катушки на полуосях закреплены две спиральные пружинки 7. Они служат для подвода измеряемого тока к подвижной катушке и создания противодействующего момента, изготовляются пружинки из немагнитного материала, обычно из фосфористой бронзы. При протекании тока по катушке, вследствие взаимодействия магнитного поля магнита с этим током, на каждый проводник катушки будет действовать электромагнитная сила F, направление действия которой определяется правилом "левой руки" (рис. 55). Величина этой силы определяется формулой:
, (5.1)
где: В - индукция магнитного поля;
I - величина тока в катушке;
l- активная длина проводника;
W – число витков катушки;
- угол между направлением магнитных линий и направлением тока в проводнике.
Поскольку магнитные линии поля направлены нормально к катушке, то:
sinα=1.
Полученная пара сил (см. рис. 54) создает вращающий момент, под действием которого катушка вместе со стрелкой поворачивается на угол .
I (5.2)
где: d - ширина катушки;
- постоянный коэффициент
Подвижная катушка будет поворачиваться до тех пор, пока вращающий момент не уравновесится противодействующим моментом спиральных пружинок, пропорциональным углу их закручивания.
, (5.3)
где: - коэффициент, определяющий удельный момент закручивания пружинок.
Равновесие подвижной части наступает и стрелка устанавливается на определенном делении шкалы при равенстве моментов , т.е. когда:
C1I=C2 α.
Отсюда определится угол поворота стрелки по шкале прибора.
α =I=CI.
т.е. он пропорционален величине измеряемого тока. Это свидетельствует о том, что шкала магнитоэлектрических приборов равномерная, и чувствительность в любой точке шкалы одинакова.
Если изменить направление тока в подвижной катушке, то изменится и направление вращающего момента, стрелка будет отклоняться в обратную сторону, т.е. влево от нулевой отметки. Поэтому при включении в цепь данных приборов следует учитывать полярность зажимов, которая обычно обозначается знаками «+» и «-».
При включении магнитоэлектрического прибора в цепь переменного тока на катушку прибора действует быстро изменяющиеся по величине и направлению механические силы, среднее значение которых равно нулю. В результате стрелка прибора не будет отклоняться от нулевого положения. Именно поэтому эти приборы нельзя применять для измерений в цепях переменного тока.
Успокоение (демпфирование) подвижной части со стрелкой происходит благодаря тому, что при перемещении алюминиевой рамки (каркаса катушки) в магнитном поле постоянного магнита в ней индуктируются вихревые токи. Направление этих токов по принципу Ленца таково, что при взаимодействии их с магнитным полем создаются тормозящие силы, способствующие быстрому успокоению подвижной части.
Рассмотренным здесь магнитоэлектрическим прибором можно непосредственно измерить ток до 30 мА и напряжение до 150 мВ. Поэтому для расширения пределов измерения амперметры снабжаются шунтами, а вольтметры – добавочными сопротивлениями.
Приборы магнитоэлектрической системы обладают следующими достоинствами:
-
обладают высокой чувствительностью;
-
имеют равномерную шкалу по всей ее длине;
-
имеют высокую точность измерения, и хорошее успокоение подвижной части.
-
собственное потребление мощности мало, 0,3 до 1,3 Вт.
К недостаткам этих приборов относятся:
-
малая перегрузочная способность;
-
высокая стоимость;
-
непригодность для измерений в цепях переменного тока.