12

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТЫХ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы.

1. Ознакомиться с учебно-исследовательским лабораторным стендом (УИЛС).

2. Получить практические навыки по составлению электрических схем, измерению токов, напряжений и сопротивлений.

3. Экспериментальная проверка методов расчетапростых линейных электрических цепей постоянного тока.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Электрической цепьюпостоянного тока называется: во-первых, совокупность устройств, предназначенных для передачи, распределения и взаимного преобразования электрической и других видов энергии при неизменных во времени токах и напряжениях; во-вторых, это совокупность моделей (электрических схем).

В теории электрических цепей пользуются такими понятиями как ветвьиузелцепи.

Ветвьэлектрической цепи – это один или несколько соединенных элементов, расположенных между двумя узлами, по которым протекает один и тот же ток.

Узелэлектрической цепи – это точка соединения трех или более ветвей.

К простым электрическим цепям относят цепи, которые имеют последовательное, параллельное или смешанное (последовательно-параллельное) соединение элементов с одним источником питания.

При последовательном соединении между элементами отсутствуют узлы. Характерным отличием последовательного соединения является то, что по всем элементам проходит одинаковый ток.

При параллельном соединении все ветви присоединены к одной паре узлов, поэтому все они имеют одинаковое напряжение.

1. Описание стенда уилс

Стенд УИЛС состоит из наборного поля, источников питания, регулируемых и нерегулируемых пассивных элементов, измерительных приборов, которые расположены на верхней поверхности стенда (мультиметр и комбинированный цифровой прибор Щ4300 или Щ4313), комплекта элементов, перемычек и соединительных проводников со штекерами.

Наборное поле представляет собой панель с монтажными гнездами, которые соединены по четыре в один узел . Гнезда предназначены для подключения и крепления элементов исследуемых цепей, перемычек и соединительных проводников.

Слева от наборного поля расположены источники питания - три активных блока: блок постоянных напряжений (БЛОК ПОСТОЯННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ), блок переменного напряжения (БЛОК ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ) и блок трехфазного напряжения (БЛОК ТРЕХФАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ).

Справа от наборного поля в трех блоках находятся регулируемые и нерегулируемые пассивные элементы: блок переменного сопротивления (БЛОК ПЕРЕМЕННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ), блок переменной индуктивности (БЛОК ПЕРЕМЕННОЙ ИНДУКТИВНОСТИ) и блок переменной емкости (БЛОК ПЕРЕМЕННОЙ ЕМКОСТИ).

Все источники питания имеют электронную защиту от короткого замыкания и перегрузок (при ошибках в собранной схеме), что обеспечивает надежность работы стенда. При коротком замыкании на лицевой панели загорается лампочка индикации «ЗАЩИТА». После устранения короткого замыкания или ошибки в собранной схеме необходимо нажать кнопку «ЗАЩИТА». При этом размыкается цепь защиты, индикатор гаснет и блок готов к работе.

Блок постоянных напряжений содержит нерегулируемый источник постоянного напряжения и регулируемый источник постоянного напряжения (0…25 В). С помощью тумблераможно увеличить внутреннее сопротивление источников питания.

Для включения любого из источников питания необходимо тумблер «СЕТЬ» перевести у положения «ВКЛ». При этом должна засветиться лампочка индикатора «СЕТЬ».

Исследуемую электрическую схему необходимо составлять на наборном поле из отдельных электрических элементов с помощью соединительных проводников и перемычек, которые входят в комплект элементов.

Электрические элементы (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и другие) содержатся в пластиковых коробочках с электрическими выводами.

Приборы, которые расположены на лицевых панелях блоков, используются лишь как индикаторы для контроля наличия исходных напряжений и токов.

Для измерения исследуемых величин предназначенны комбинированный цифровой прибор (Щ4300 или Щ4313) и мультиметр.

Комбинированный цифровой прибор может работать в режиме амперметра, вольтметраи омметра.

Мультиметр может работать в режиме вольтметра, омметраи измерениячастоты.

При измерении с помощью выше упомянутых приборов необходимо:

- включить прибор нажатием кнопки «ПИТ» или тумблером;

- нажать на приборе кнопку, соответствующую рода измеряемой величины;

- нажать на приборе кнопку переключателя диапазонов измерений, соответствующую необходимому диапазону измерений;

- подключить соединительные проводники измерительного прибора к исследуемойцепи, собраннойна наборном поле стенда, и провести измерение.

На цифровом комбинированном приборе гнездо, маркированное значком «*» считать «минусом» прибора. При измерениях проводник, присоединенный к гнезду «*» прибора, надо подключать к зажимам схемы, обозначенных как «минус». Второй соединительный проводник «плюс» прибора должен находиться в гнезде, которое соответствующее роду измеряемой величины (напряжение, сопротивление – гнездоU,R; ток – гнездоІ).

Нужно помнить, что при измерении напряжения прибор в режиме вольтметраподключается параллельно исследуемому участку без перемен в схеме. При измерении тока прибор в режиме амперметра подключается последовательно с элементами в специально сделанный разрыв в ветвях, по которым протекаетток.

При измерении сопротивления прибором в режиме омметранеобходимо изъять источники питания электрическойцепи.

Наблюдение за формой изменяемых сигналов осуществляется с помощью осциллографа.

Согласно правилам техники безопасности собирать и разбирать электрические схемы можно только при отключенном источнике питания.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Подготовить ПРОТОКОЛ выполнения лабораторной работы (смотри ПРИЛОЖЕНИЕ).

2. Измерение сопротивлений резисторов, которые будут использованы при исследованиях электрических цепей

Сопротивление измеряется мультиметром или комбинированным цифровым прибором в режиме омметра.

2.1. Подготовить мультиметр к измерению сопротивления (режим омметра):

• включить мультиметр тумблером;

• нажать кнопку измеряемой величины «»;

• установить диапазон измерения 2 кОм (нажать кнопку 2).

2.2. Измерить сопротивления резисторов, номера которых приведены в таблице 1, устанавливая их поочередно на наборное поле и подключая к ним соединительные проводники мультиметра.

Результаты измерения сопротивлений занести в таблицу 1.

Таблица 1 – Сопротивления резисторов

Номер элемента	Обозначение на схеме	Величина сопротивления, кОм
06
05
04
03

2.3. Если для измерения сопротивления использовать комбинированный цифровой прибор в режиме омметра, то необходимо:

• включить комбинированный цифровой прибор нажатием кнопки «ПИТ»;

• кнопка переключателя рода измеряемой величины «-» «» (постоянный, переменный ток) не нажата;

• соединительный проводник вставить в гнездо с маркировкой «R»;

• нажать кнопку измеряемой величины «R»;

• установить диапазон измерения 2 кОм (нажать кнопку 2);

• измерить сопротивления резисторов, как описано в пункте 2.2.