И.И. Романенко Линейные электрические цепи постоянного тока. Методические указания

20

1.1. Соберите цепь по схеме рис. 3.3

1.2. Введите полностью реостаты R1 и R2. Установите с помощью автотрансформатора Т3 заданное напряжение. При неизменном сопротивлении R1 уменьшите сопротивление R2 так, чтобы ток изменялся в заданных пределах, но не более 2 А. Показания приборов занесите в табл. 3.1.

Таблица 3.1

2.Параллельное соединение приемников.

2.1.Соберите цепь по схеме рис. 3.4

2.2.Введите реостаты R1 и R2. Изменяя сопротивление R2 так, чтобы

22

2.По данным табл. 3.1 постройте графики I, U1, U2, U, P1, P2, PПР = f(R2). Графики стройте в координатной сетке.

3.Для параллельной цепи вычислите значение мощностей P1, P2, PПР и проводимостей g1, g2, gЭ.

5. Для смешанной цепи вычислите значения мощностей P1, P2, P3, PПР и сопротивлений R1, R2, R3, RЭ.

6. По данным табл. 3.3 постройте графики I1, I2, I3, P1, P2, P3 = f(R3).

7. На основании построенных графиков сделайте выводы о работе приемников.

Контрольные вопросы

1. Основные законы электрических цепей.

2.Основные свойства цепей с последовательным, параллельным и смешанным соединением приёмников.

3.Баланс мощности для каждой из изученных схем.

4.Расчет электрических цепей методом эквивалентных преобразо-

ваний.

5.Почему при изменении R3 в смешанной цепи происходит также изменение токов, напряжений и мощностей на R1 и R2?

Литература:

[1, § 1.6 – 1.9; 2, § 1.7 – 1.11; 3, § 1.9 – 1.10]

Лабораторная работа №4

Исследование сложных цепей постоянного тока методом наложения

Цель работы

Выработка умения определения токов в разветвленных цепях постоянного тока с несколькими источниками ЭДС методом наложения.

23

Основные теоретические положения

К сложной цепи постоянного тока относят разветвленные цепи, в которых количество источников электрической энергии равно двум и более и они расположены в разных ветвях. Такие цепи исследуются определенными методами, например методом наложения. По методу наложения ток в ветви равен алгебраической сумме токов от действия каждой ЭДС, т.е. сложную цепь (рис. 4.1 а) можно представить в виде суммы простых цепей, в которых действуют по одной ЭДС (рис. 4.1 б, в). При определении I1, I2, I3 (рис. 4.1) необходимо предварительно рассчи-

тать I1′, I2′, I3′ от действия Е1 (рис. 4.1 б) и I1′′, I2′′, I3′′ от действия Е2 (рис. 4.1 в). Затем, суммируя токи в каждой ветви, определить токи, на-

пример в первой ветви:

В первой и во второй ветви частичные токи от действия Е1 и Е2 вычитаются, так как их направление встречное, в третьей суммируются, так как их направление согласное. Положительное направление

24

I1, I2 определяется по направлению большего частичного тока. Обычно при встречном направлении частичных токов ток в ветви определяется путем вычитания от большего по величине частичного тока меньшего.

Таким образом, методом наложения определяются не только величины I1, I2 и I3, но и их положительные направления.

Домашнее задание

Вспомните и запишите I и II законы Кирхгофа для разветвленной цепи постоянного тока. По учебнику и конспекту лекций ознакомьтесь с методом наложения, при этом запишите его основные достоинства и недостатки.

Порядок выполнения работы

1. Вычисление сопротивлений реостатов по данным опыта 1.1. Соберите цепь по схеме рис. 4.2.

‚

1

′

1

1.2. Установите сопротивления реостатов R1, R2, R3, заданные преподавателем.

1.3. Включите источники Е1 и Е2 в цепь, установив тумблеры Т1 и Т2 в положение I.

1.4. Установите заданное напряжение Е1= 50 В и Е2= 70 В при помощи автотрансформатора Т3 и Т4.

1.5. Установите одинаковые направления Е1 и Е2 (при таких направлениях ЭДС частичные токи в первой и во второй ветвях вычитаются, а в третьей – суммируются, если данное условие не выполняется, то необходимо поменять полярность одного из источников).

26

2.Убедитесь по опытным данным табл. 4.1, что в цепи выполняются I и II законы Кирхгофа.

3.Определите токи I1, I2 и I3 по методу наложения алгебраическим сложением частичных токов. Полученные результаты занесите в табл. 4.2 и сравните с данными табл. 4.1.

4.Определите погрешности измеренных и вычисленных I1, I2 и I3 по формулам

где I1И, I2И, I3И – токи, измеренные амперметрами (табл. 4.1);

I1В, I2В, I3В – токи, вычисленные по методу наложения (табл. 4.2). Величина погрешностей не должна превышать два процента.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается сущность метода наложения для определения токов в разветвленных цепях с несколькими источниками ЭДС?

2.С какими знаками берутся частичные токи при их алгебраическом сложении для определения токов исходной цепи?

3.Как определить положительное направление токов исходной

схемы?

4.Как расчетным путем определить токи от действия каждой

ЭДС?

5.Как проверить правильность определения токов методом нало-

жения?

6.Основные достоинства метода наложения.

7.Основные недостатки метода наложения.

8.Как изменяется расчет токов методом наложения, если добавить

втретью ветвь источник ЭДС?

Литература:

[1, § 1.7, 1.11; 2, § 1.10, 1.15; 3, § 1.14.1]

27

Лабораторная работа №5

Исследование сложных цепей постоянного тока методом узлового напряжения

Цель работы

Выработка умения определения токов в разветвленных цепях постоянного тока с несколькими источниками ЭДС методом узлового напряжения.

Основные теоретические положения

Метод узлового напряжения дает возможность весьма просто произвести анализ и расчет электрической цепи, содержащей несколько па-

Примем за опорный узел 0′, тогда U0′0′′ будет иметь направление от опорного узла 0′ к 0′′ (за опорный узел может приниматься любой из них). По II закону Кирхгофа для контура, проходящего через U0′0′′ и по первой ветви:

1

где g1 = R1 – проводимость первой ветви. Обход по контуру выбран

по направлению напряжения между узлами U0′0′′. Аналогично для второй ветви

U0′0′′ + I2R2= E2, откуда

Домашнее задание

Вспомните и запишите уравнения по II закону Кирхгофа для активных и пассивных ветвей, представленных на рис. 5.2.

29

Для данных ветвей определите токи.

Порядок выполнения работы

1. Соберите цепь по схеме рис. 5.3.

1'

2.Установите сопротивления реостатов R1, R2, R3, заданные преподавателем.

3.Установите заданное напряжение Е1= 50 В и Е2= 70 В при помощи автотрансформатора Т3 и Т4.

4.Включите источники Е1 и Е2 в цепь, установив тумблеры Т1 и Т2

вположение I (направление Е1 и Е2 должно быть одинаковым).

5.Измерьте токи в ветвях и напряжение между узлами 0′ и 0′′. Результаты занесите в табл. 5.1.

Обработка и представление результатов измерений

1. Рассчитайте проводимости g1, g2, g3 и занесите в табл. 5.1.

2.Рассчитайте U0′0′′ по формуле (5.5).

3.Определите токи I1, I2 и I3 по методу узлового напряжения. Полученные результаты занесите в табл. 5.1.

4.Определите погрешности измеренных и вычисленных I1, I2 и I3.