Методичка по лаб. работам (ТЭЦ часть 1)

вольтметра измерить и записать в таблицу 4 значения напряжения на каждом элементе схемы. Сравнить их с расчетными значениями.

4.Требования к отчету

Вотчете должны быть представлены схемы исследуемых цепей, полно- стью выполненный предварительный расчет, таблицы 3 и 4 рассчитанных и измеренных величин, выводы по работе.

5.Контрольные вопросы

5.1.Закон Ома (три его формы) для электрической цепи.

5.2.Законы Кирхгофа.

5.3.Порядок расчета цепи по законам Кирхгофа.

5.4.Мощность в электрической цепи. Баланс мощностей. Расчет мощностей.

11

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

«МЕТОД НАЛОЖЕНИЯ И УЗЛОВЫХ НАПРЯЖЕНИЙ»

1. Цель работы: исследование расчета токов и напряжений в элек- трической цепи методом наложения (принцип су- перпозиции) и методом узловых напряжений (уз- ловых потенциалов).

2.Подготовка к выполнению работы

2.1.Для схемы (рис. 5) в соответствии с данными своего варианта рас- считать токи I1 … I5 в ветвях и напряжения U R2 … U R6 на элементах схемы

методом наложения. Проверить результаты расчета по каждой частичной

схеме и результирующие ответы по ЗТК для каждого узла схемы и по ЗНК для каждого контура. Результаты расчета записать в таблицу 5.

Рис. 5

Данные элементов схемы:

Е1 = 10 В, Е2 = 5 В, J4 = (10 + Nгр) мА, Е5 = 15 В, R2 = (0,2 + 0,1×Nст) кОм,

R3 = 0,3 кОм, R4 = 0,4 кОм, R5 = 0,5 кОм, R6 = 0,6 кОм, где Nгр – последняя цифра номера группы; Nст – номер лабораторного макета (стенда).

2.2. Составить уравнения по методу узловых напряжений. Определить напряжения V1 … V4 (потенциалы узлов) и, используя закон Ома, найти токи I1 … I5 в ветвях схемы и напряжения U R2 … U R6 на элементах схемы. Срав-

нить полученные результаты с результатами расчета методом наложения – при несовпадении проверить расчеты вновь. Результаты расчета записать в таблицу 6.

2.3.Рассчитать мощности, отдаваемые каждым источником Е1, Е2, J4, Е5

вэлектрическую цепь и мощности, потребляемые каждым резистором PR1 …

PR6 . Проверить выполнение баланса мощности Pист = Pнагр .

12

Таблица 5 Метод наложения

Е1 Расч. Измер.

Е2 Расч. Измер.

J4 Расч. Измер.

Е5 Расч. Измер.

Е1 Расч.

Е2

J4 Измер.

Е5

Таблица 6 Метод узловых напряжений

3.Экспериментальная часть

3.1.Собрать схему (рис. 5). Установить заданные значения элементов

схемы.

3.1.1.Проверка метода наложения.

– установить Е1 = 10 В, Е2 = 0, J4 = 0, Е5 = 0 и измерить токи в ветвях и напряжения на элементах, создаваемые источником Е1. Результаты измере- ний записать в табл. 5;

– установить Е1 = 0, Е2 = 5 В, J4 = 0, Е5 = 0 и измерить токи в ветвях и напряжения на элементах, создаваемые источником Е2. Результаты измере- ний записать в табл. 5;

–установить Е1 = 0, Е2 = 0, J4 = (10 + Nгр) мА, Е5 = 0 и проделать те же измерения и записи;

–установить Е1 = 0, Е2 = 0, J4 = 0, Е5 = 15 В и проделать те же измерения

изаписи;

–установить заданные параметры для всех источников и измерить ре-

зультирующие токи в ветвях схемы и напряжения на элементах и записать результаты измерений в табл. 5.

13

3.1.2. Метод узловых напряжений.

–в схеме (рис. 5) измерить вольтметром потенциалы узлов V1 … V4 от- носительно узла, потенциал которого принят равным 0. Сравнить с рассчи- танными значениями. Результаты измерений записать в табл. 6;

–измерить амперметром токи I1 … I5 в ветвях схемы. Сравнить с рас- считанными значениями. Результаты измерений записать в табл. 6.

4.Требования к отчету

Вотчете должны быть представлены схемы исследуемых цепей, полно- стью выполненный предварительный расчет методом наложения (в т.ч. и для частичных схем) и методом узловых напряжений, таблицы 5 и 6 рассчитан- ных и измеренных величин, выводы по работе.

5.Контрольные вопросы

5.1.Расчет электрических цепей методом наложения.

5.2.Расчет электрических цепей методом узловых напряжений.

5.3.Мощности источников, нагрузок. Баланс мощностей.

14

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

«МЕТОД ЭКВИВАЛЕНТНОГО ГЕНЕРАТОРА»

1. Цель работы: изучение расчета электрических цепей методом эквива- лентного генератора напряжения и методом эквива- лентного генератора тока.

2.Подготовка к выполнению лабораторной работы

2.1.Для схемы (рис. 6) в соответствии с данными своего варианта рас-

считать ток I3

а) методом эквивалентного генератора напряжения; б) методом эквивалентного генератора тока.

Рис. 6

Данные элементов схемы:

Е1 = 10 В, Е2 = 5 В, J4 = (10 + Nгр) мА, Е5 = 15 В, R2 = (0,2 + 0,1×Nст) кОм,

R3 = 0,3 кОм, R4 = 0,4 кОм, R5 = 0,5 кОм, R6 = 0,6 кОм, где Nгр – последняя цифра номера группы; Nст – номер лабораторного макета (стенда).

Сравнить полученное значение тока I3 с результатом расчетов в лабора- торной работе № 3 (т.к. схемы и данные элементов для работ № 3 и № 4 оди- наковы).

15

3.Экспериментальная часть

3.1.Собрать схему (рис. 6). Установить заданные значения элементов

схемы.

– Исключить резистор R3 (режим ХХ) и измерить вольтметром напряже- ние холостого хода между узлами 2 и 3 – напряжение U хх (или Eэг ). Резуль-

тат измерения записать в таблицу 7. Сравнить с предварительным расчетом.

– Включить между узлами 2 и 3 амперметр (режим КЗ, т.к. rA ≈ 0 ) и из- мерить ток короткого замыкания J кз = J эг . Результат измерения записать в

таблицу 7. Сравнить с предварительным расчетом.

– Определить внутреннее сопротивление эквивалентного генератора по измеренным U хх и J эг :

Rвн эг изм = UJ хх изм

эг изм

изаписать его значение в таблицу 7. Сравнить с предварительным расчетом.

–Включить резистор R3 заданной величины и измерить амперметром ток I3. Записать его значение в таблицу 7. Сравнить с предварительным рас- четом.

4.Требования к отчету

В отчете должны быть представлены полностью выполненные расчеты тока I3 методом ЭГН и ЭГТ, расчетные схемы, таблица 7 рассчитанных и из- меренных величин. Выводы по работе.

5.Контрольные вопросы

5.1.Порядок расчета электрических цепей методом ЭГН.

5.2.Порядок расчета электрических цепей методом ЭГТ.

16

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5

«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА»

1. Цель работы: исследование разветвленной цепи синусоидального тока. Приобретение навыков расчета цепи симво- лическим методом (методом комплексных чисел).

2.Подготовка к выполнению лабораторной работы

2.1.Для схемы (рис. 7) в соответствии с данными своего варианта рас- считать комплексные действующие значения токов в ветвях схемы и напря- жения на элементах схемы. Модули и фазы рассчитанных величин записать в таблицу 8.

Рис. 7

Данные элементов схемы:

E1 = (10+ Nгр )e j0° В, E 3 =5e j90° В, f = 10 кГц, R1 = 0,1 кОм, R3 = 0,3 кОм, L1 = 1,5915 мГн, С3 = 53,05 нФ, R2 = (0,1 + 0,1×Nст) кОм, где Nгр – последняя

цифра номера группы; Nст – номер лабораторного макета (стенда).

2.2. По результатам расчета выполнить проверку по ЗТК для узла 1 и по ЗНК для контура Е1 R1 R3 Е3 С3 L1.

2.3.По результатам расчета построить векторные диаграммы токов для узла и напряжений для контура.

2.4.Рассчитать комплексные мощности источников S E1 и S E3 и мощ- ности нагрузок, проверить выполнение баланса комплексных мощностей.

17

Таблица 8

3.Экспериментальная часть

3.1.Собрать схему (рис. 7). Установить заданные значения элементов схемы, величины напряжения и начальные фазы источников питания. Уста- новить режим измерения амперметра и вольтметра «АС» (alternating current – «переменный ток»), сопротивление амперметра 1 мОм, сопротивление вольтметра 100 МОм.

3.2.Измерить амперметром действующие значения токов в ветвях схе- мы, вольтметром – напряжения на элементах схемы. Сравнить измеренные значения с предварительно рассчитанными. Результаты измерений записать в таблицу 8.

3.3.Используя 2-х канальный осциллограф, получить на его экране изо-

бражение ЭДС Е1 (имеющей фазу 0°) с помощью канала А, и изображение напряжения U L1 с помощью канала B. По смещению двух изображений (рис.

8) друг относительно друга, составив пропорцию, можно определить фазу ϕL1 напряжения U L1 и сравнить его с предварительно рассчитанным.

Рис. 8

lт – 360°; Dl – ϕL1 ,

18

4. Требования к отчету

Отчет должен содержать полностью выполненный предварительный расчет, векторные диаграммы токов и напряжений, таблицу 8 рассчитанных и измеренных величин, выводы по работе.

5.Контрольные вопросы

5.1.Способы изображения синусоидальных функций времени.

5.2.Способы изображения комплексных чисел. Переход от алгебраической формы к показательной и наоборот.

5.3.Методы расчета электрических цепей синусоидального тока (законы Ома, Кирхгофа, методы наложения, контурных токов, узловых напряже- ний, эквивалентного генератора). Векторные диаграммы токов, напря- жения.

5.4.Мощность в цепи синусоидального тока. Мощности источников, нагру- зок. Баланс мощностей.

19

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6

«ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗБИРАТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО КОНТУРА»

1. Цель работы: исследование режимов резонанса напряжений в после- довательном контуре, амплитудно- и фазочастотных ха- рактеристик контура, избирательных свойств контура, влияния нагрузки на свойства контура.

2.Подготовка к выполнению лабораторной работы

2.1.Данные элементов схемы (рис. 9):

U вх =1 В; L = (10 + N гр ) мГн; С = ( 50 + Nст ) нФ; R = 50 Ом, где Nгр – последняя цифра номера группы, Nст – номер лабораторного макета (стенда).

Для схемы последовательного контура (рис. 9) в соответствии с данны- ми своего варианта определить:

–резонансную частоту ω0 , f0 = ω2π0 ;

–характеристическое сопротивление контура ρ;

–добротность контура Q;

–абсолютную полосу пропускания контура Sа ,

–сопротивление контура на частоте резонанса Z0 ;

Рис. 9

– U L0 =U вых0 – напряжение на выходе контура на частоте резонанса f0 ;

– U R0,U C0 – напряжения на резисторе и конденсаторе на частоте резонанса f0 .

Результаты предварительного расчета контура для резонансной частоты f0 записать в таблицу 9.

20