Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Практикум по ТОЭ

.pdf
Скачиваний:
116
Добавлен:
16.03.2016
Размер:
472.44 Кб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y =

g2 + (b b )2

;

Q = U2·bL; Q = U2·b

С

; S = Q2

+ P2 = U·I;

 

 

 

 

 

L

C

 

 

L

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

cos ϕ =

g

. Заполните таблицу 14.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 14.1 – Результаты измерений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Режим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Измерение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

измерения

 

U, В

 

 

I, A

 

 

I1, A

 

 

 

 

I2, А

 

P, Вт

Ключ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отключен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ключ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

замкнут

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 14.2 – Результаты вычислений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Режим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

измере-

 

 

R,

ZK,

XL,

 

 

XC,

g,

 

 

bL,

bC,

 

Y,

QL,

QC,

 

S,

cos ϕ

ния

 

Ом

Ом

Ом

 

 

Ом

См

 

 

См

См

 

См

вар

вар

 

BA

Ключ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отклю-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ключ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

за-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мкнут

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Постройте векторные диаграммы токов в масштабе.

6 Постройте треугольники проводимостей в масштабе.

7 Постройте треугольники мощностей в масштабе.

Контрольные вопросы и задания

1 Как изменяется угол ϕ при размыкании цепи?

2 Опишите характер изменения реактивной составляющей тока при условиях, указанных в таблицах 14.1 и 14.2.

3 Укажите связь между полной активной и реактивной проводимостями.

Содержание отчета

1Название, цель работы, оборудование.

2Схемы цепей.

3Таблицы с результатами измерений и вычислений, графики, ответы на контрольные вопросы.

4Выводы.

Литература [4–8]

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 15

Резонанс напряжений в электрических цепях

Цель работы: исследовать резонанс напряжений. Оборудование: амперметр, вольтметры, ваттметр, резистор,

катушка на 2400 витков, конденсатор переменной емкости.

Краткие теоретические сведения

Условием возникновения резонанса напряжений является равенство сопротивлений на реактивных участках цепи (XL = XC). Следовательно, полное сопротивление равно активному (R, Ом):

Z = R2 + (XL XC )2 = R,

где Z – полное сопротивление цепи, Ом; XL – индуктивное сопротивление, Ом; XC – емкостное сопротивление, Ом.

При резонансе напряжений сила тока в цепи максимальна, что позволяет на опыте фиксировать точку резонанса.

Порядок выполнения работы

1 Ознакомьтесь с приборами и оборудованием. 2 Соберите схему при С = 16 мкФ (рисунок 15.1).

Рисунок 15.1 – Схема электрической цепи переменного тока

3Включите схему в цепь. Постепенно изменяя напряжение, добейтесь, чтобы ток I в цепи был максимальным. Данные измерений запишите в таблицу 15.1.

4Вычислите значения величин, указанные в таблице 15.2.

5Постройте векторную диаграмму напряжений в масштабе.

6Постройте треугольники сопротивлений и мощностей в масштабе.

40

41

Т а б л и ц а 15.1

– Результаты измерений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Измерение

 

 

 

 

 

U, В

 

U1, В

U2, В

 

I, A

P, Bт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 15.2

– Результаты вычислений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисление

 

 

 

 

 

R,

 

ZK,

Z,

 

XL,

XC,

UR,

UL,

 

QL,

QC,

cos ϕ

Ом

 

Ом

Ом

 

Ом

Ом

В

В

 

вар

вар

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы и задания

1 Что понимают под резонансом напряжений?

2 Назовите условия возникновения резонанса напряжений.

3 Что называется частотой собственных колебаний контура? Выведите формулу для ω0 при резонансе напряжений.

4 Каким образом можно определить на опыте состояние резонанса напряжений?

5Что называется добротностью контура?

6Определите индуктивность катушки, которую необходимо включить последовательно с конденсатором С = 24 мкФ, чтобы

вцепи с частотой f = 50 Гц получить резонанс.

Содержание отчета

1Название, цель работы, оборудование.

2Схемы цепей.

3Таблицы с результатами измерений и вычислений, графики, ответы на контрольные вопросы.

4Выводы.

Литература [4–8]

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 16

Исследование электрических цепей с взаимной индуктивностью

Цель работы: исследовать электрическую цепь со взаимной индуктивностью.

Оборудование: амперметр, вольтметр, ваттметр, катушки индуктивности.

Краткие теоретические сведения

К параметрам индуктивно связанных катушек относятся: активное сопротивление, индуктивность (L, Гн). Взаимная индуктивность (М, Гн) определяется по формуле:

М = К

 

=

LC - LB

,

L1× L2

4

 

 

 

 

где К – коэффициент связи; LC – индуктивность при согласном включении катушек, Гн; LB – индуктивность при встречном включении катушек, Гн.

Lобщ = L1 + L2 ± 2M,

где Lобщ – общая индуктивность, Гн.

Взаимную индуктивность можно определить методом амперметра и вольтметра по формуле

М = IU×ω ,

где U – напряжение цепи; В, I – ток в цепи, А; ω = 2π·ƒ – угловая частота, рад/с.

Порядок выполнения работы

1 Ознакомьтесь с приборами и оборудованием работы.

2 Соберите цепь (рисунок 16.1) для каждой катушки в отдельности. Снимите показания U, I, P. Напряжение при этом по величине не изменять. Результаты измерений запишите в таблицу 16.1. Рассчитайте индуктивность катушек.

Рисунок 16.1 – Схема соединения катушки индуктивности

Т а б л и ц а 16.1 – Результаты измерений и вычислений

Катушка

 

Измерение

 

 

Вычисление

U, B

 

I, A

 

P, Bт

R, Ом

Z, Ом

XL, Ом

L, Гн

 

 

 

Первая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вторая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42

43

3 Соберите цепь (рисунок 16.2) и измерьте взаимную индуктивность методом согласного и встречного включения катушек при неизменном напряжении. Результаты измерений запишите в таблицу 16.2.

Рисунок 16.2 – Схема электрической цепи переменного тока для измерения взаимной индуктивности по методу согласного

ивстречного включения катушек при неизменном напряжении

Та б л и ц а 16.2 – Результаты измерений и вычислений

 

Согласное включение

 

 

 

Встречное включение

 

 

 

Измерение

Вычисление

 

 

Измерение

 

Вычисление

 

U,

I,

P,

R,

ZС,

XL,

 

LС,

U,

I,

 

P,

 

R,

ZB,

XL,

 

L,

 

M,

B

A

Ом

Ом

Ом

 

Гн

B

A

 

 

Ом

 

Гн

 

Гн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Соберите цепь (рисунок 16.3). Методом амперметра и вольтметра определите взаимную индуктивность катушек. Данные запишите в таблицу 16.3.

5 Произведите расчеты и заполните таблицы 16.2 и 16.3.

A

V

Рисунок 16.3 – Схема для измерения взаимной индуктивности методом амперметра и вольтметра

Т а б л и ц а 16.3 – Результаты измерений и вычислений

Измерение

 

Вычисление

I, A

U2, B

 

M, Гн

 

 

 

 

Контрольные вопросы и задания

1 Что такое взаимная индуктивность и от чего она зависит? 2 Как определить взаимную индуктивность методом соглас-

ного и встречного включения?

3 Как определить взаимную индуктивность методом амперметра и вольтметра?

4 Определите взаимную индуктивность двух катушек, если известно, что L1 = 0,1 Гн, L2 = 0,4 Гн, К = 0,8.

Содержание отчета

1Название, цель работы, оборудование.

2Схемы цепей.

3Таблицы с результатами измерений и вычислений, ответы на контрольные вопросы.

4Выводы.

Литература [4–8]

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 17

Исследование трехфазной цепи при соединении приемника звездой

Цель работы: изучить режим работы приемников при соединении звездой, определить роль нейтрального провода, построить топографическую диаграмму.

Оборудование: амперметры, вольтметр, нагрузка.

Краткие теоретические сведения

Фазы трехфазного потребителя могут соединяться в звезду при равномерной (асинхронный двигатель) и неравномерной (осветительные, бытовые приборы) нагрузке фаз.

При равномерной нагрузке фаз ZА = ZB = ZC ток в нулевом проводе отсутствует (I = 0), и от него можно отказаться:

ZА ZB ZC,

где ZА, ZB, ZC – сопротивления фаз, Ом.

При неравномерной нагрузке фаз (ZА ZB ZC) между узловыми токами генератора и потребителя возникает смещение нейтрали, которое определяется по методу узлового напряжения:

44

45

U Nn = EA ×YA + EB ×YB + EC ×YC ,

YA + YB + YC + Y0

где UNn – напряжение смещения нейтрали, В; EA, EВ, EС – ЭДС в фазах источника, В; YA, YВ, YС, Y0 – проводимость в фазах, См.

Данное напряжение искажает напряжение на отдельных фазах потребителя:

UA = EA UNn; UB = EB UNn; UC = EC UNn,

где UА, UВ, UС – напряжения в фазах потребителя, В.

А это ведет к несимметрии фазных токов. Для выравнивания фазных напряжений необходим нулевой провод. При обрыве линейного провода на месте разрыва возникает напряжение, равное 1,5·Uф, а на оставшихся фазах напряжения уменьшаются до значения половины фазного напряжения. Если нагрузка несимметрична, то напряжения на фазах окажутся неодинаковыми.

Порядок выполнения работы

1 Соберите схему (рисунок 17.1). При равномерной нагрузке фаз измерьте линейные токи, фазные и линейные напряжения. Данные запишите в таблицу 17.1.

Рисунок 17.1 − Схема электрической цепи

2 При неизменной нагрузке двух фаз изменяйте нагрузку в фазе С. Произведите измерения токов и напряжений при включенном и отключенном нейтральном проводе. Данные запишите в таблицу 17.1.

Т а б л и ц а 17.1 − Результаты измерений

Номер

 

 

 

 

Измерение

 

 

 

 

изме-

IA,

IB,

IC,

I0,

UA,

UB,

UC,

U0,

UAB,

UBC,

UCA,

рения

А

А

А

А

В

В

В

В

В

В

В

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 При полностью включенных симметричной и несимметричной нагрузках фаз отсоедините от сети линейный провод. Измерьте токи и напряжения, данные запишите в таблицу 17.1.

4 Выясните, как при симметричной нагрузке фаз нейтральный провод влияет на силу тока и напряжения при обрыве линейного провода. Данные запишите в таблицу 17.2.

5 Рассчитайте мощности. Данные запишите в таблицу 17.2.

6 Постройте в масштабе топографические диаграммы.

Т а б л и ц а 17.2 − Результаты вычислений

Номер

 

 

Вычисление

 

 

измерения

PА, Вт

PB, Вт

PC, Вт

P0, Вт

cos φ

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы и задания

1 Какова роль нейтрального провода?

2 Возможно ли соединение звездой без нейтрали?

3 Нарисуйте включение трех лампочек треугольником в трехпроводную линию передач.

4 Ток в фазах приемника, соединенного в звезду с нейт-

ральным проводом, равен IA = 10 − ј4 А, IB = 5 – ј6 А, IС = 2 + + ј10 А. Определите силу тока в нейтральном проводе.

Содержание отчета

1Название, цель работы, оборудование.

2Схемы цепей.

3Таблицы с результатами измерений и вычислений, графики, ответы на контрольные вопросы.

4Выводы.

Литература [4–8]

46

47

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 18

Исследование трехфазной цепи при соединении приемника треугольником

Цель работы: изучить режим работы приемников при соединении треугольником; построить топографическую диаграмму.

Оборудование: амперметры, вольтметр, нагрузка.

Краткие теоретические сведения

Фазы трехфазного потребителя могут соединяться треугольником при равномерной (асинхронный электродвигатель) и неравномерной (осветительные, бытовые приборы) нагрузке фаз.

При равномерной нагрузке фаз – соотношение ZАB = ZBC =

= ZCA – линейный ток больше фазного в 3 раза, а фазное напряжение равно линейному:

ZАB = ZBC = ZCA,

где ZАB, ZBC, ZCA – сопротивления фаз, Ом.

При неравномерной нагрузке фаз – соотношение ZАB ZBC ≠ ≠ ZCA – комплексы или векторы линейных токов определяются как разность комплексов или векторов фазных токов:

ZАB ZBC ZCA.

С изменением сопротивления одной из нескольких фаз меняется сила тока этой фазы и токи в линейных проводах, но не изменяется режим работы двух других фаз. При обрыве одного линейного провода отсоединенные фазы нагрузки окажутся соединенными последовательно и включенными под оставшееся линейное напряжение.

Порядок выполнения работы

1 Соберите схему (рисунок 18.1). Установите равномерную нагрузку. Измерьте фазные и линейные токи, фазные (линейные) напряжения. Результаты запишите в таблицу 18.1.

2 При неизменной нагрузке в двух фазах измените нагрузку третьей. Измерьте токи и напряжения и данные запишите в таб-

лицу 18.1.

3 При полностью включенной симметричной и несимметричной нагрузке фаз отсоедините от сети линейный провод. Измерьте токи и напряжения и данные запишите в таблицу 18.1.

4 Рассчитайте мощности. Данные запишите в таблицу 18.2.

5 В масштабе постройте топографические диаграммы.

Рисунок 18.1 – Схема соединения приемника треугольником

Т а б л и ц а 18.1 – Результаты измерений

Номер

 

 

 

 

Измерение

 

 

 

 

изме-

UАB,

UBC,

UCA,

IАB,

 

IBC,

 

ICA,

IA,

IB,

IC,

рения

B

B

B

A

 

A

 

A

A

A

A

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 18.2 – Результаты вычислений

Номер

 

Вычисление

 

измерения

PАB, Вт

PBC, Вт

PCA, Вт

P, Вт

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Контрольные вопросы и задания

1 Каково соотношение между фазными и линейными токами при соединении треугольником?

2 Как влияет обрыв линейного провода на работу трехфазного потребителя, соединенного треугольником?

3 Нарисуйте схему включения трех лампочек звездой в трехпроводную линию передач.

4 Симметричный потребитель, соединенный треугольником, подключен к трехфазной сети напряжением 220 В. Определите линейный ток, если сопротивление фазы потребителя равно 22 А.

Содержание отчета

1 Название, цель работы, оборудование.

48

49

2Схемы цепей.

3Таблицы с результатами измерений и вычислений, графики, ответы на контрольные вопросы.

4Выводы.

Литература [4–8]

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 19

Измерение мощности потерь энергии в ферромагнитном сердечнике катушки

Цель работы: измерить мощность магнитных потерь методом ваттметра, выяснить их зависимость от магнитной индукции.

Оборудование: амперметр, вольтметр, ваттметр, катушка с ферромагнитным сердечником.

Краткие теоретические сведения

При достаточно быстром изменении намагничивающего тока в ферромагнитном сердечнике возникают вихревые токи, создающие намагничивающую силу, направленную навстречу намагничивающей силе обмотки с током. Поэтому изменения магнитной индукции и магнитного потока в сердечнике как бы задерживаются: те же величины магнитной индукции и потока получатся при большем намагничивающем токе в обмотке. Это значит, что при переменном токе в обмотке петля магнитного гистерезиса шире статической петли в связи с действием вихревых токов. Петля магнитного гистерезиса, соответствующая переменному намагничивающему току, называется динамической.

В ферромагнитных телах, по которым замыкается переменный магнитный поток, возникают магнитные потери Рм (потери в стали Рст). Они складываются из двух составляющих: потерь на гистерезис и потерь от вихревых токов.

Максимальное значение магнитной индукции (Вm, Тл) для различных напряжений рассчитывают по формуле:

Bm = 4,44 fU× N × S ,

где U – напряжение, В; f – частота тока, Гц; N – число витков катушки (N = 230); S – сечение сердечника, мм2 (S = 43 мм 2).

Тогда напряжение рассчитывается по формуле:

U = 4,44 ·f ·N· S ·Bm.

Кроме потерь в стали, в катушке с ферромагнитным сердечником имеются потери в меди (Рмеди, Вт) или электрические по-

тери (Рэ, Вт).

Pмеди = Pэ = I2·RК,

где I – ток в цепи, А; RК – сопротивление катушки, Ом.

В данной лабораторной работе мощность магнитных потерь измеряется с помощью ваттметра:

PW = Pст + Pэ + Pпр,

где PW – мощность, измеряемая ваттметром, Вт; Pпр – потери в приборах (вольтметре РV и ваттметре РW), Вт.

Pпр = PV + PW.

Потери в приборах определяются по формулам:

P =

U 2

, P =

U

2

,

 

 

 

V

RV

W

RW

 

 

где RV и RW – сопротивления вольтметра и ваттметра, Ом.

Порядок выполнения работы

1 Ознакомьтесь с приборами и оборудованием.

2Соберите схему (рисунок 19.1).

3Рассчитайте значения напряжений, которые необходимо приложить к катушке, чтобы магнитная индукция в сердечнике была равна: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 Тл. Результаты запишите в таб-

лицу 19.1.

Рисунок 19.1 – Схема электрической цепи

4 Устанавливая на входе вычисленные значения напряжения, соответствующие им показания амперметра и ваттметра записывайте в таблицу 19.1.

50

51

Т а б л и ц а 19.1 – Результаты измерений

Номер

 

 

Измерение

 

измерения

Bm,Тл

U, В

 

I, А

P, Вт

1

0,2

 

 

 

 

2

0,4

 

 

 

 

3

0,6

 

 

 

 

4

0,8

 

 

 

 

5

1,0

 

 

 

 

5 Зная значение активного сопротивления катушки, равное Rк = 0,4 Ом, сопротивление вольтметра RV = 15 кОм и сопротивление ваттметра RW = 25 кОм, вычислите потери в стали:

P = P - I 2

× R +

U 2

+

U 2

.

 

 

ñò

 

RV

 

RW ×T

 

 

 

6 Определите удельные потери в стали (Руд, Вт/кг), то есть потери на 1 кг стали:

Póä = PGñò ,

где G = 10 кг - вес сердечника. 7 Заполните таблицу 19.2.

Т а б л и ц а 19.2 – Результаты вычислений

Номер

 

 

Вычисление

 

измерения

Bm, Тл

I2·R, Вт

U2/RV, Вт

U2/RW, Вт

Pст, Вт

Pуд, Вт

1

0,2

 

 

 

 

 

2

0,4

 

 

 

 

 

3

0,6

 

 

 

 

 

4

0,8

 

 

 

 

 

5

1,0

 

 

 

 

 

7 По данным опытов постройте вольт-амперную характеристику I = ¦(U) и график зависимости Рст = ¦(Вm).

Контрольные вопросы и задания

1 В каких устройствах возникают магнитные потери?

2 Какими способами уменьшают потери на вихревые токи?

3 От каких факторов зависят потери на гистерезис?

4 Какие еще потери существуют у реальной катушки индуктивности?

Содержание отчета

1Название, цель работы, оборудование.

2Схемы цепей.

3Таблицы с результатами измерений и вычислений, графики, ответы на контрольные вопросы.

4Выводы.

Литература [4–8]

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 20

Исследование переходных процессов зарядки и разрядки конденсаторов

Цель работы: исследовать процессы, происходящие в неразветвленной цепи, содержащей сопротивление и емкость, при включении на постоянное напряжение, а также при разрядке конденсатора на резистор; построить графики изменения тока и напряжения от времени; определить постоянную времени.

Оборудование: источник постоянного напряжения, вольтметр, миллиамперметр, секундомер, сопротивление R = 1 МОм, конденсатор С = 20 мкФ.

Краткие теоретические сведения

Переходные процессы возникают вследствие изменения ЭДС в цепи, напряжения, приложенного к цепи, или в связи с изменением ее параметров: сопротивления, индуктивности или емкости. Непосредственными причинами появления переходных процессов могут быть: коммутационные изменения режимов, то есть включение и выключение источников питания, приемников энергии; короткие замыкания на участках электрических цепей; изменения механической нагрузки электродвигателей и т. д.

Продолжительность переходных процессов в электрических цепях (переходный период) чаще всего составляет десятые и сотые доли секунды. Однако знание характера их очень важно, так как и за малое время возможны резкие увеличения токов и напряжений, которые могут оказаться опасными для электрических установок.

При включении конденсатора на постоянное напряжение в цепи возникает электрический ток смещения, пластины конденсатора начинают заряжаться. В первый момент ток от нулевого

52

53

значения скачком возрастает, а затем начинает уменьшаться по экспоненциальному закону:

i =

U

 

,

R ×e

t

 

τ

 

 

где i – ток смещения, мкА; U – постоянное напряжение, В; R – сопротивление, Ом; t – время, с; τ – постоянная времени, характеризующая скорость переходного процесса, определяется произведением активного сопротивления R и емкости С конденса-

тора (τ = R·C).

Напряжение на резисторе (uR, В) изменяется аналогично изменению тока:

1

uR =U ×eτ .

Напряжение на конденсаторе (uC, В) изменяется по возрастающей экспоненте:

t

uC = U (1 − e τ ) = Uïð + Uñâ ,

где Uпр – принужденная составляющая напряжения, В; Uсв – свободная составляющая напряжения, В.

При разрядке конденсатора на резистор напряжения uC, uR и ток i уменьшаются асимптотически, приближаясь к нулю:

 

U

; uÑ =U × e

t

i =

τ

.

R ×e

 

 

 

 

Порядок выполнения работы

1 Ознакомьтесь с приборами и оборудованием.

2Соберите схему (рисунок 20.1).

3Включите переключатель в положение «1» и через равные промежутки времени (5 секунд) записывайте в таблицу 20.1 показания микроамперметра до практического окончания переходного процесса (6–7 измерений).

4Переведите переключатель в положение «2» и через 5 секунд произведите 6–7 измерений при разрядке конденсатора. Данные измерений запишите в таблицу 20.2.

5Рассчитайте напряжения на резисторе и конденсаторе, постоянную времени при заряде конденсатора:

uR = i ·R; uC = U uR.

Рисунок 20.1 – Схема зарядки и разрядки конденсатора

Т а б л и ц а 20.1 – Результаты измерений и вычислений

Номер

 

Заряд, положение переключателя «1»

 

 

Измерение

 

 

Вычисление

 

измерения

 

 

 

 

U, B

t, с

i, мкА

UR, B

 

UC, B

 

τ, с

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 20.2 – Результаты измерений и вычислений

Номер

 

Разряд, положение переключателя «2»

 

Измерение

 

Вычисление

 

измерения

 

 

t, с

i, мкА

UR, B

UC, B

τ, с

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

6 Произведите расчеты для разряда конденсатора:

 

 

 

uR = i·R; uС = uR.

 

 

7 По полученным данным постройте графики зависимости

uC = ¦(t) и i = ¦(t) для заряда и разряда конденсатора.

 

8 Графически определите постоянную времени τ.

 

Контрольные вопросы и задания

1Что называется переходным процессом?

2Почему конденсатор не может зарядиться и разрядиться мгновенно?

3Сформулируйте второй закон коммутации.

4Как определить постоянную времени τ?

54

55

5 Через время t = τ после включения конденсатора емкостью

Рекомендуемая литература

100 мкФ под напряжение 200 В ток в цепи составил i = 37 мА.

Нормативные документы

Определите τ.

 

1 ГОСТ 2.105–95 ЕСКД. Общие требования к текстовым до-

Содержание отчета

кументам. – Введ. 1977–01–01 ; Изм. № 1/ИУ ТНПА № 11. – М. :

1 Название, цель работы, оборудование.

Стандартинформ, 2006.

2 Схемы цепей.

2 ГОСТ 2.710–81 ЕСКД. Обозначения буквенно-цифро-

3 Таблицы с результатами измерений и вычислений, графи-

вые в электрических схемах. – Взамен ГОСТ 2.710–75 ; введ.

ки, ответы на контрольные вопросы.

1981–07–01. – М. : Изд-во стандартов, 2000.

4 Выводы.

3 ГОСТ 2.747–68 ЕСКД. Обозначения условные графиче-

Литература [4–8]

ские в схемах. Размеры условных графических обозначений. –

 

Введ. 1971–01–01. – М. : Госстандарт СССР : Изд-во стандартов,

 

1975.

 

Основная

 

4 Евдокимов, Ф. Е. Теоретические основы электротехники /

 

Ф. Е. Евдокимов. – 9-е изд., стер. – М. : Академия, 2004.

 

5 Зайчик, М. Ю. Сборник задач и упражнений по теоретиче-

 

ской электротехнике : учеб. пособие / М. Ю. Зайчик. – 6-е изд.,

 

перераб. и доп. – М. : Энергоатомиздат, 1988.

 

6 Лоторейчук, Е. А. Теоретические основы электротехники :

 

учебник / Е. А. Лоторейчук. – М. : Форум, 2008.

 

7 Попов, В. С. Теоретическая электротехника : учебник /

 

В. С. Попов. − 2-е изд., перераб. – М. : Высш. шк., 1990.

 

8 Усс, Л. В. Лабораторный практикум по общей электротех-

 

нике с основами электроники / Л. В. Усс. – Минск : Выш. шк.,

 

1993.

56

57

Оглавление

 

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

1 Требования техники безопасности и пожарной

 

безопасности в лаборатории электротехники . . . . . . .

3

2 Указания по составлению отчета . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

Лабораторная работа 1

 

Изучение оборудования лаборатории, методов подбора

 

аппаратуры и измерительных приборов для сборки схем

7

Лабораторная работа 2

 

Исследование режимов работы электрической цепи и ее

 

элементов (неразветвленной электрической цепи с пере-

 

менным сопротивлением приемника энергии) . . . . . . . . . .

9

Лабораторная работа 3

Исследование электрических цепей при последовательном и параллельном соединении сопротивлений . . . . . . . . . . . . 12

Лабораторная работа 4

Исследование обобщенной цепи «источник–четырехполюсник–приемник» (на примере модели линии электропередачи) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Лабораторная работа 5

Изучение законов Кирхгофа в применении к многоконтурной цепи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Лабораторная работа 6

Измерение потенциалов точек в неразветвленной электрической цепи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Лабораторная работа 7

Снятие вольт-амперных характеристик нелинейных элементов и проверка опытом расчета нелинейных цепей 22

Лабораторная работа 8

Исследование электростатических цепей при последовательном и параллельном

соединении конденсаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Лабораторная работа 9

Исследование магнитной цепи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Лабораторная работа 10

Измерение параметров катушек индуктивности . . . . . . . . . 30

Лабораторная работа 11

Изучение цепи переменного тока с активным сопротивлением и емкостью . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Лабораторная работа 12

Изучение цепи переменного тока с активным сопротивлением и индуктивностью . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Лабораторная работа 13

Исследование цепи переменного тока при последовательном соединении

катушки индуктивности и конденсатора . . . . . . . . . . . . . . . 36

Лабораторная работа 14

Исследование цепи переменного тока при параллельном соединении катушки индуктивности и конденсатора . . . . 38

Лабораторная работа 15

Резонанс напряжений в электрических цепях . . . . . . . . . . . 41

Лабораторная работа 16

Исследование электрических цепей с взаимной индуктивностью . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Лабораторная работа 17

Исследование трехфазной цепи при соединении приемника звездой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Лабораторная работа 18

Исследование трехфазной цепи при соединении приемника треугольником . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Лабораторная работа 19

Измерение мощности потерь энергии в ферромагнитном сердечнике катушки . . . . . . . . . . . . . . . 50

Лабораторная работа 20

Исследование переходных процессов зарядки и разрядки конденсаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

Рекомендуемая литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

58

59