ТОЕ лабы

4.10Подтвердите расчетом значения потенциалов, полученные измерением

(табл. 1.3).

4.11На рис. 1.5 показана цепь зарядки аккумуляторной батареи U=20 B, E=12,5 B, R=4,8 Ом, R0=0,2 Ом.

Определите зарядный ток и напряжение на зажимах батареи :

Рисунок 1.5

4.12 На рис. 1.6 изображен участок цепи, где Е1 = 20 B, I1 = 2 A, R1 = 5 Ом,

Е2 = 30 B, I2 = 3 A, R2 = 4 Ом, Е3 = 16 B, I3 = 4 A, R3 = 2 Ом. Вычислить потенциалы указанных на схемах точек и построить потенциальную диаграмму для заданного участка цепи.

Рисунок 1.6

Лабораторная работа 2 СЛОЖНАЯ ЦЕПЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы - опытное изучение распределения тока и напряжения в сложной цепи, усвоение расчета цепей методом уравнений Кирхгофа и методом эквивалентного генератора,

1 Домашняя подготовка:

11

1.1Изучить материал 1, §§ 1.7,1.8, 1.25, 1.26 или 2 §§ 1.6, 2.9, 2.10, усвоить формулировки, смысл и запись уравнений Кирхгофа, правила их составления. Усвоить расчетный метод на основе использования уравнений Кирхгофа, а также расчет цепей методом эквивалентного генератора.

1.2Заготовить бланк отчета, который должен содержать:

1.2.1 Таблицу 2.1 сопротивлений резисторов.

Таблица		2.1
R2		R3	R4	R5	R6	R7
200		300	400	500	100	100

1.2.2Схему и таблицы из разд. 2 "Порядок выполнения работы", а также схему рис. 1.1 из лабораторной работы 1.

1.2.3Систему уравнений Кирхгофа, записанных в общем виде для цепи на

рис. 2.1.

1.2.4Решение задачи: определить методом эквивалентного генератора ток I в цепи на рис. 2.1, где э. д. с. в вольтах и сопротивления в омах указаны на схеме.

Рисунок 2.1 2 Порядок выполнения работы:

2.1 Определение параметров источников.

2.1.1 Собрать цепь по схеме на рис. 1.1 из работы 1.

Использовать вольтметр на 50 В и миллиамперметр на 300 мА магнитоэлектрической системы.

12

2.1.2Измерить э. д. с. 1-го источника, как показание вольтметра при разомкнутом SA . Регулятор напряжения источника должен быть в положении максимума.

2.1.3Установить с помощью резистора R1 ток I в пределах 200-250 мА. Это значение тока и показание вольтметра U использовать для вычисления внутреннего сопротивления по формуле

	R 0	=	E − U
			I

2.1.4 Измеренные значения E и вычисленное значение R0 записать в табл. 2.2.

Таблица 2.2 - Параметры источников энергии:

	№	Обозначение на стенде	Э.д.с. (В)	Внутр. сопр.(Ом)
	источ.
	1	« 0 – 30 V»	Е1 =	R01 =
	2	« 0 –6,3 V»	Е2 =	R02	=
	3		Е3 =	R03	=

2.1.5 Повторить пп 2.1.2 - 2.1.4 для источника « 0 –6,3 V» и для мостовой схемы выпрямления. На выпрямительную схему подавать напряжение с зажимов

~220 В.

2.2 Опытное изучение законов Кирхгофа. 2.2.1 Собрать цепь но схеме на рис. 2.2.

В качестве РA использовать магнитоэлектрический прибор на 300 мА. Для измерения напряжения вольтметр (на схеме не показан) с пределами 3-30-60-150 В с нулем в середине шкалы.

2.2.2После проверки схемы руководителем занятий подать в цепь напряжение

иустановить с помощью соответствующих ручек максимальные значения EI и Е2. Максимум ЕЗ обеспечивается подачей на входные зажимы выпрямителя ~ U=220 B.

Резистор R1 должен быть в положении между МАХ и 0,5МАХ, что определяется по показанию РА при замкнутом SA.

13

Рисунок 2.2

2.2.3 Измерить и записать в табл. 2.3 напряжения на активных и пассивных

участках цепи. Показание РА записать в графу

Iвж таблицы 2.4.

Таблица 2.3 - Напряжение на участках цепи (в вольтах)

Uаб

Uбв

Uвг

Uгд

Uде

Uеа

Uдж

Uжа

Uвж

Uав

Uвд

Примечание. Зажим "+" вольтметра всегда должен присоединяться к точке, соответствующей первой букве в индексе напряжения. При отклонении стрелки вольтметра вправо напряжение следует считать положительным, влево - отрицательным,

2.2.4 Вычислить и записать в табл. 2.4 токи в ветвях. Токи (кроме Iвж) определить по закону Ома, зная напряжение на резисторах (табл. 2.3) и их сопротивление (табл. 2.1). Ток Iвж определяется непосредственным измерением (п. 2.2.3).

Таблица 2.4 - Токи в ветвях цепи на рис.2.2 ( в амперах)

Iбв	Iвж	Iвг	Iде	Iдж	Iжд

2.2.5По данным табл. 2.4 проверить справедливость 1-го закона Кирхгофа для трех узлов исследуемой цепи.

2.2.6По данным табл. 2.3 проверить справедливость 2-го закона Кирхгофа для одного из контуров (по указанию преподавателя), записанного в форме 1, § 1.7.

Примечание. Вычисления по п.2.2.5 и 2.2.6 привести в отчете.

14

2.3 Опытная проверка метода эквивалентного генератора.

2.3.1Вычислить по данным таблиц 2.3 и 2.4 значение R1.

2.3.2Измерить напряжение Uвж при холостом ходе, т.е. при разомкнутом клю-

че SA.

2.3.3Измерить ток короткого замыкания ветви вж. Для этого нужно замкнуть SA и вывести до нуля сопротивление резистора. Признаком R1=0 является максимальное значение Iвж.

2.3.4Вычислить входное (эквивалентное) сопротивление цепи относительно

точек вж

R э = Uвж х.х Iвжк.з

2.3.5 Вычислить ток ветви вж по методу эквивалентного генератора

	Iвж =	Uвж х.х
		Rэ + R1

2.3.6Полученное значение Iвж сравнить с измеренным в п.2.2.3 (табл. 2.4)

2.3.7Результаты, полученные в пп. 2.2.1-2.2.5, записать в табл. 2.5.

Таблица 2.5		- К методу эквивалентного генератора:
R1		Uвж х.х	Iвж к.з		Rэ	Iвж
Ом		В	мА		Ом	мА

3 Контрольные вопросы в задачи:

3.1Объясните методику составления уравнений по I-му закону Кирхгофа для пени на рис. 2.2 (правило знаков, число уравнений). Проверьте их справедливость для измеренных значений тока (табл. 2.4).

3.2Сформулируйте 2-й закон Кирхгофа, записанный в виде åRкIк = åЕк

[1,§1.7]. Проверьте его справедливость для различных контуров цепи на рис.2.2, используя данные таблиц 2.1, 2.2 и 2.4.

15

3.3 Сформулируйте 2-й закон Кирхгофа, записанный в виде åUк = 0

[1,§1.7]. Проверьте его справедливость для различных контуров цепи на рис. 2.2, используя данные таблицы 2.3.

3.4Вычислите напряжение между точками а и в, в и д, ж и е двумя способами: пользуясь уравнениями в форме п.3.2 и в форме п.3.3.

3.5Запишите основную формулу для расчета Iвж методом эквивалентного генератора. Объясните путь (не делая вычислений) определения входящих в нее величин расчетным путем.

3.6Объясните способ проверки метода эквивалентного генератора, примененный в данной работе.

3.7Метод эквивалентного генератора в литературе иногда называют методом холостого хода и короткого замыкания. Чем это объясняется?

3.8Не производя вычислений, объясните методику расчета методом эквивалентного генератора тока в любой другой ветви, кроме Iвж, изобразив для этого промежуточные схемы и записав соответствующие уравнения.

3.9Составить систему уравнений Кирхгофа для цепи на рис. 2.3. Определить

токи в ветвях, если E1=30 B; E2 =25 B; Е3=11 В; R1=5 Ом; R2=10 Ом; R3 = 8 Ом.

Рисунок 2.3

3.10Вычислить ток в одной из ветвей (по указанию преподавателя) в цепи на рис. 2.3 методом эквивалентного генератора.

3.11Вычислить ток в резисторе R1 цепи на рис.2.4 методом эквивалентного генератора E1 = E4 = 48 Ом; J = 3 A; R1 =100 Ом; R2=4 Ом; R3 = R4 = 8 Ом.

16

3.12 Вычислить ток I в цепи на pис. 2.5 методом эквивалентного генератора Е=2 В; J=3 A; R=4 Ом.

Рисунок 2.4

Рисунок 2.5

Лабораторная работа 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ (ЛЭП)

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы - опытное изучение энергетических показателей двухпроводной ЛЭП в различных режимах ее работы при передаче по ней энергии постоянным током.

1 Домашняя работа:

1.1Изучить основы теории передачи электроэнергии постоянным током по двухпроводной ЛЭП, пользуясь учебниками 1 §§ 1.27,1.28, 2 § 2.11.

1.2Решить задачу. Решение задачи и схему замещения рассчитываемой цепи привести в бланке отчета.

Дано: сопротивление обоих проводов двухпроводной ЛЭП Rл = 20 м, напряжение в начале линий U1 =240 В, сопротивление нагрузки Rн = 22 Ом. Вычислить: мощность, потребляемую нагрузкой P2, напряжение в конце линии U2, потерю

мощности в проводах линии P, КПД линии.

1.3 Познакомиться со схемой модели линии электропередачи (рис. 3.1), уяснить для себя назначение всех приборов и элементов схемы, разобрав содержание разд. 2 "Описание модели ЛЭП".

17

1.4 Начертить в бланке отчета схему модели (рис.3.1), а также таблицы для внесения в них результатов измерения и расчета физических величин, характеризующих работу ЛЭП (см. разд. 3 "Порядок выполнения работы").

2 Схема замещения ЛЭП и соотношения, характеризующие ее работу. Лабораторная модель ЛЭП.

2.1 Схема замещения ЛЭП показана на рис. 3.1

Рисунок 3.1

На схеме обозначение Rл - суммарное сопротивление проводов линии; Rн - сопротивление нагрузки;

U1 и U2 - напряжение в начале и в конце линии соответственно; I - ток в линии и в нагрузке.

2.3 Для характеристики работы линии используются также следующие величины:

DUл - падение напряжения в проводах ЛЭП; Р2 - мощность в нагрузке;

P1- мощность, набирающая в линию от источника энергии;

DPл - потери мощности выделяются в виде тепла в проводах.

2.4 Величины, указанные в п.2.2 и 2.3 связаны между собой следующими со-

отношениями:

I =

U1

; U2 = U1

- DUл ; DUл = IR л ; P1 = U1I;

Rн + R л

DP

= R

л

I2;

P = U

2

I

или P

= P - DP ; h =

P1

×100%.

л

2

2

1

л

P2

Для к. п. д.

существуют и другие формулы, в частности

h =

U2

;

h =

Rн

;

h =1 -

R л

×100%.

U1

Rн + R л

U1

18

2.5Схема цепи, которая служит лабораторной моделью для экспериментального исследования ЛЭП, показана на рис. 3.2.

2.6Rл на лабораторном стенде - это последовательно соединенные резисторы R6 и R7 по 100 Ом каждый.

Rн - два последовательно соединенных регулируемых резистора R и R1 с сопротивлением 0-330 Ом у каждого.

2.7PV1 - вольтметр с верхним пределом 60 В для измерения напряжения U1, PV2 - вольтметр с пределом 50 В - для измерения U2, РА - миллиамперметр с пределом 300 мА для измерения тока линии и нагрузки.

Рисунок 3.2 3 Порядок выполнения работы:

3.1 Исследование работы линии на переменную нагрузку при неизменном напряжении в начале линии:

3.1.1Собрать цепь по схеме на рис. 3.2 с учетом п.п. 2.6 и 2.7. Представить схему для проверки.

3.1.2Установить регулятор напряжения в нулевое положение, резисторы Rн в положение максимального сопротивления, ключ SА в разомкнутое состояние (режим холостого хода линии).

3.1.3Включить блок питания и установить по вольтметру PV1 напряжение V1=50 В. Записать в таблицу 3.1 значения I = 0 и U2 (должно быть U2 = U1).

3.1.4Замкнуть ключ SA, снова отрегулировать U1=50 B и записать показания РA и PV2 во вторую строку таблицы 3.1.

3.1.5.Поддерживая U1=50 B и уменьшая Rн до нуля, снять и записать показания РА и РV2. Рекомендуется устанавливать такие значения тока, при которых U2 принимает значения 50, 35, 25, 15 и 0.

19

Таблица 3.1 - Исследование работы линии на переменную нагрузку при U1=50 B (пост.) и при Rл=200 Ом (пост).

	№	Измерено				Вычислено
		I	U2	P1	P2	∆Pл	∆Uл	Rн	η
	n/n
		А	В	Вт	Вт	Вт	В	Ом	%
	1	0						∞
	2
	3
	4
	5

3.2 Исследование влияния сопротивления проводов линии на энергетические показатели ее работы:

3.2.1В схеме, на рис. 3.1 Rл и Rн поменять местами, т.е. в качестве Rл включить последовательно два резистора с регулируемым сопротивлением, а в качестве Rн - два соединенных последовательно резистора по 100 Ом.

3.2.2После проверки схемы руководителем занятий установить резисторы Rл

ирегулятор напряжения в нулевое положение, включить питание, установить U1=50 В, записать значения I и U2 в таблицу 3.2.

	Таблица 3.2 - Исследование работы линии с переменным ее сопротивлением
			U1= 50 В,		Rн	=200 Ом:
№		Измерено						Вычислено
		I	U2		∆Uл		Rл	P1	P2	∆Pл	η
n/n
		А	В		В		Ом	Вт	Вт	Вт	%
1
2
3
4
5

3.2.3 Изменяя Rл от 0 до максимального значения, измерить и записать 4 - 5 значений тока и напряжения U2. При снятии показаний РА и PV2 необходимо каждый раз устанавливать U1=50 В.

20