ТОЕ / LR.z / LZ3_

Лабораторна робота № 3

Тема: Дослідження нерозгалуженого кола з одним змінним опором.

Мета: Дослідити змінення струмів, напругі, потужностей та К.К.Д. у нерозгалуженому колі при зміненні одного з двох опорів; ознайомитися з режимами роботи електричного кола, холостим ходом та коротким замкненням.

1. Короткі теоретичні відомості.

В лінійних електричних колах в якості джерела енергії визначають джерело Е.Р.С. та Джерело струму.

Ідеальне джерело Е.Р.С. має незмінну Е.Р.С. та напругу на вихідних затискачах при всіх струмах навантаження. В реальному джерелі - Е.Р.С. та напруга на затискачах при зміні навантаження також змінюються. В електричній схемі це враховується за допомогою послідовного включення резистору r₀.

Напруга U_ab залежить від струму приймача та дорівнює різниці між Е.Р.С. генератора та падінням напруги на його внутрішньому опорі r₀:

(2.1)

Струм, що проходить по колу, також залежить від опору навантаження:

(2.2)

Джерело з внутрішнім опором, який дорівнює нулю, називають ДЖЕРЕЛОМ НАПРУГИ..

На практиці при дослідженні джерела Е.Р.С., розрізняють чотири режими роботи:

1. Режим холостого ходу – характеризується відсутністю струму в колі в наслідок того, що R_H = . Напруга на затискачах джерела найбільша та дорівнює Е.Р.С.

2. Номінальний режим – режим, при якому струм та напруга відповідають значенням, які встановив завод –виробник.

В такому режимі генератор довго може працювати при максимально допустимому навантаженні, не виходячи з ладу. Важливим показником раціональної роботи джерела електричної енергії є К.К.Д. Він визначається відношенням потужності на навантаженні Р₂ до повної потужності Р₁, яку виробляє генератор.

. (2.3)

де ΔР – потужність втрат при передачі електроенергії від джерела до приймача, Вт.

К.К.Д. може бути виражений за допомогою параметрів кола:

. (2.4)

Згідно останнього виразу – К.К.Д. буде вищим, коли внутрішній опір джерела енергії найменшим.

3. Режим короткого замикання – режим, при якому напруга на виході джерела дорівнює нулю, так як вихідні затискачі замкнені накоротко (R_H = 0). В цьому випадку струм в колі обмежується тільки внутрішнім опором джерела:

Р₂=0 . (2.5)

Для джерел з малим внутрішнім опором (акумулятори, електромагнітні генератори) режим К.З. небезпечний та є аварійним.

4. Узгоджений режим – це режим, при якому опір зовнішнього навантаження дорівнює опору джерела. При такому режимі в приймачі виділяється найбільша потужність, яка дорівнює половині потужності джерела (К.К.Д. =0,5). Такий режим використовують в вимірювальних колах, устроях засобів зв’язку.

2. Підготовка до роботи

- повторити теоретичний матеріал;

- підготувати протокол звіту до роботи;

- оформити розрахунки електричного кола, що досліджується, виконані на практичному занятті і результати записати в протокол.

3. Порядок виконання роботи

1) ознайомитися з основними правилами безпеки для курсантів, що проходять лабораторний практикум з електротехніки;

2) ознайомитися з обладнанням та вимірювальними приладами, записати їх технічні данні у таблицю 2.1.;

Таблиця 2.1. Технічні данні електровимірювальних приладів

Позиційне позначення	Найменування	Тип	Система	Границя виміру	Ціна ділення	Клас точності

3) скласти електричне коло, перевірити надійність електричних приладів, правильність вмикання амперметра та вольтметра, показати коло викладачу для перевірки;

Мал. 2.1.

4) увімкнути електричне коло до джерела живлення, встановити необхідну напругу; провести вимірювання напруги та струму при 3 – 4 різних значеннях опору резисторів; результати вимірювання занести до таблиці 2.2.;

Таблиця 2.2.

Виміряно

Визначено

U, В

U1, В

U2, В

I, A

R1, А

R2, Ом

R, Ом

Р1, Вт

Р2, Вт

Р, Вт

η

5) Розрахувати основні параметри електричного кола та занести їх до таблиці 2.2.

Розрахункові формули:

Потужність першого резистора

Потужність другого резистора

Потужність навантаження

Якщо прийняти R₂ за опір навантаження, а R₁ за внутрішній опір джерела енергії, то:

4. Висновки

За результатами розрахунків та досліджень зробити відповідні висновки щодо дослідження. Побудувати графіки струму, напруги, потужностей та К.К.Д., а саме:

а) I = f (R₂); б) U₁, U₂, U₃ = f (I); в) P₁ ,P₂, P = f (I); г) η = f (I).

5. Зміст звіту

Звіт до лабораторної роботи повинен містити:

• назву і ціль роботи

• схему принципову електричну кола

• порядок виконання роботи зі всіма таблицями

• висновки по роботі та побудовані графіки.

6. Контрольні питання

1. Яка мета лабораторної роботи?

2. Як змінюється струм при змінені опору R₂?

3. Які режими роботи ви знаєте і чим вони відрізняються?

4. Чому схему заміщення джерела електричної енергії та споживача зображують у вигляді двох резисторів: один з яких є змінним, а другий - незмінним?

5. Як змінюється потужність Р₂ при зміненні струму?