ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Тольяттинский государственный университет

Кафедра «Электроснабжение и электротехника»

Электротехника

Методические указания к лабораторным работам № 1 – 17

Тольятти 2007

УДК 621.3.01

ББК 31.211

Электротехника: Методические указания к выполнению лабораторных работ. Шаповалов В.А., Томникова Л.Г., Кузнецов Н.Е., Шлыков С.В. – Тольятти: ТГУ 2007

Приведены методические указания к выполнению лабораторных работ № 1 – 17 по курсу «Электротехника».

Для студентов неэлектротехнических специальностей.

Составители: Томникова Л.Г., Кузнецов Н.Е., Шаповалов В.А., Шлыков С.В.

Научный рецензент д.т.н., профессор Шакурский В.К.

Утверждено научно-методической комиссией факультета

© Тольяттинский государственный университет, 2007

Введение

Лабораторные работы № 1 – 17 выполняются студентами неэлектротехнических специальностей университета, в соответствии с учебными планами. Каждая лабораторная работа выполняется в течение двух академических часов.

При подготовке к лабораторной работе необходимо:

• Ознакомиться с описанием лабораторной работы, установить, в чем состоит основная цель и задача работы.

• По литературным и методическим источникам изучить теоретические вопросы, относящиеся к данной лабораторной работе.

• Подготовить бланк протокола лабораторной работы. Протокол должен содержать: цель работы, электрическую схему, таблицы, расчетные формулы и контрольное задание.

Задание на подготовку лабораторной работы и оформление протокола выполняются самостоятельно во внеаудиторное время. Образец оформления протокола имеется на стенде в лаборатории.

В начале занятия студенты должны получить допуск к выполнению экспериментальной части работы. Для этого студент должен иметь бланк протокола и знать:

• цели и последовательность выполнения эксперимента;

• правила подключения измерительных приборов;

• понятия прямого и косвенного измерения;

• предполагаемый результат проводимого эксперимента.

Защита лабораторной работы проводится индивидуально при наличии оформленного отчета по тестам или контрольным вопросам. В протоколе необходимые для вычислений уравнения должны быть представлены в общем виде, а затем с подставленными числовыми значениями. Схемы, рисунки, графики, диаграммы должны быть выполнены в соответствии с ЕСКД.

Лабораторная работа № 1 исследование двухпроводной линии передачи электрической энергии

Цель работы – изучение экспериментальных и расчетных методов анализа режимов работы двухпроводной линии передачи электрической энергии постоянного тока.

Программа работы

1. Выполнить задание на подготовку к лабораторной работе.

2. Исследовать режимы холостого хода и короткого замыкания линии передачи постоянного тока.

3. Исследовать режимы работы линии с различной нагрузкой. Определить условие передачи максимальной мощности в нагрузку (согласованный режим) и условие при котором КПД линии 0,9 – 0,95.

Описание лабораторной установки

В работе исследуется модель линии передачи электрической энергии постоянного тока, состоящая из двух резисторов, сопротивления которых равны 0,5 R_Л, и регулируемого источника ЭДС (рис.1). Источник подключается к входным зажимам линии 1 и 1’, а к выходным зажимам 2 и 2’ - регулируемое сопротивление нагрузки Rн. С помощью ключей S1 и S2 устанавливаются различные режимы работы линии. Напряжение и ток линии контролируются универсальным цифровым прибором VA источника. Напряжение на нагрузке измеряется вольтметром PV2.

Рис.1

Задание на подготовку к лабораторной работе

1. Изучить разделы курса электротехники, в которых рассматриваются электрические цепи постоянного тока.

2. Подготовить бланк протокола, соответствующий программе выполнения лабораторной работы.

3. Подготовить ответы на контрольные вопросы.

Порядок выполнения экспериментальной части

1. Ознакомиться с оборудованием и измерительными приборами, необходимыми для проведения эксперимента.

2. Собрать электрическую цепь, соответствующую схеме замещения (рис.1) и показать её преподавателю или лаборанту.

3. Выполнить опыт холостого хода линии передачи, разомкнув ключи S1 и S2. Установить заданное преподавателем напряжение U₁. Занести в протокол значения U₁ . Измерить значения I и U₂ и занести их в таблицу.

Величину U₁ во всех последующих опытах поддерживать одинаковой.

4. Выполнить опыт короткого замыкания, замкнув ключ S1. Измерить значения I и U₂ и занести их в таблицу.

5. Выполнить опыт с различной нагрузкой линии, разомкнув ключ S1 и замкнув ключ S2. Сопротивление нагрузки изменять таким образом, чтобы ток линии изменялся через 0,1 Iк.з. Соответствующие значения токов I и напряжений U₂ занести в таблицу.

6. Вычислить по результатам каждого измерения сопротивление нагрузки Rн, мощность в нагрузке Р₂, мощность потерь в линии Р и КПД линии .

Для вычислений использовать формулы:

.

Величину сопротивления линии передачи R_л определить из опыта короткого замыкания.

7. Построить зависимости P₂(I), P(I), U₂(I), (I) при изменении тока в линии от I = 0 до I = Iк.з.

8. Определить по экспериментальным данным условие, при котором в нагрузке выделяется максимальная мощность и условия при котором КПД линии составляет 0,9 – 0,95.

9. По результатам физического эксперимента сделать выводы.

Таблица

	I	U2	Rн	Р2	P		Режим
	А	В	Ом	Вт	Вт	%
I = 0
I = 0,1 Iк.з.
I = 0,2 Iк.з.
I = 0,3 Iк.з.
I = 0,4 Iк.з.
I = 0,5 Iк.з.
I = 0,6 Iк.з.
I = 0,7 Iк.з.
I = 0,8 Iк.з.
I = 0,9 Iк.з.
I = Iк.з.(max)

Контрольные вопросы

1. Назовите режимы работы линии передачи и поясните их особенности.

2. Назовите основные части промышленной линии передачи.

3. Укажите основные причины, вызывающие потери напряжения в линии передачи.

4. Поясните, как экспериментальным путём определить сопротивление линии передачи и внутреннее сопротивление источника энергии.

5. Перечислите условия возникновения короткого замыкания и поясните в чём его опасность.

6. С каким КПД работают промышленные линии электропередач.

7. Перечислите меры, применяемые для повышения КПД промышленных линий электропередач.

8. Назовите условия передачи максимальной мощности от источника к приёмнику (согласованный режим).