Тема 5 Ланцюг постійного струму

мета 1. Дослідження послідовного та паралельного з'єднань резисторів. 2. Перевірка еквівалентної заміни двухполюсника, що складається з двох послідовно включених джерел ЕРС. 3. Перевірка еквівалентної заміни двухполюсника, що складається з двох паралельно включених джерел струму. 4. Перевірка еквівалентності перетворення неідеального джерела струму в неідеальний джерело ЕРС 5. Дослідження дільника напруги. Прилади та елементи

1. Еквівалентна перетворення. Заміна є еквівалентною, якщо при однакових струмах через елементи напруги на їх затискачах також будуть рівні.

2. Еквівалентна заміна двох послідовно включених опорів: R_E=R₁+R₂ (3.1) 3. Заміна двох паралельно включених опорів:   R=R₁*R₃/(R₁+R₂) (3.2) 4. Заміна двох послідовно включених джерел ЕРС:   E=E₁+E₂ (Сума алгебраїчна) (3,3) 5. Заміна двох паралельно включених джерел струму:   J=J₁+J₂ (Сума алгебраїчна) (3,4) 6. Заміна неідеального джерела струму неідеальним джерелом ЕРС:   E=J*R_J і R_E=R_J (3,5) Формула для зворотного заміни:   J=E/R_E і R_J=R_E (3.6)

де RE - резистор, включений послідовно з джерелом ЕРС Е, RJ - резистор, включений паралельно джерела струму J. 7. Формула для обчислення напруги на одному з плечей дільника напруги (на резисторі R1): U₁=E*(R₁/(R₁+R₂))  (3.7) 8. Формула для обчислення струму через одне з плечей дільника струму (через резистор R1)

T=J*(R₂/(R₁+R₂)) (3.8)

Експеримент 1. Заміна послідовного з'єднання резисторів одним еквівалентним. Розрахуйте еквівалентний опір двухполюсника, що складається з двох послідовно з'єднаних резисторів, щодо затискачів А і В за формулою (3.1). Відкрийте файл с3_001 (рис. 3.1}, Підключіть мультиметр і перевірте умова еквівалентності.

Тема 6: Ланцюг змінного струму

Ціль 1. Аналіз амплітудно-фазових співвідношень для струму і напруги в резисторі, конденсаторі і котушці індуктивності при гармонійному впливі. Дослідження миттєвої, повної, активної та реактивної потужностей в цих елементах. 2. Дослідження амплітудно-фазових співвідношень для струмів і напруг при послідовному і паралельному з'єднаннях активного і реактивного компонентів (резистора і конденсатора, резистора і котушки індуктивності). 3. Дослідження амплітудно-фазових співвідношень для струмів і напруг в схемах, що містять три компоненти. Вимірювання миттєвою, повної, активної та реактивної потужностей. 4. Аналіз амплітудно-фазових співвідношень для струмів і напруг в пасивних двухполюсниках зі складною структурою. Прилади та елементи

Експеримент 1. Резистор на змінному струмі. а). Вимірювання діючого значення струму в ланцюзі. Розрахуйте діюче значення струму в резисторі. Відкрийте файл с4_01.са4 (рис, 4.1), Підключіть амперметр і перевірте правильність розрахунку. б). Вимірювання фази струму. Підключіть осцилограф і перевірте відповідність експериментального значення фази струму теоретичному. в). Вимірювання активної, реактивної та повної потужностей ^ Подайте сигнали, пропорційні струму і напрузі, на два входи помножувача, підключіть на вихід помножувача осцилограф і по осцилограмі потужності визначте активну потужність.

Експеримент 3. Котушка індуктивності на змінному струмі. а). Вимірювання діючого значення струму в ланцюзі. Розрахуйте діюче значення струму в котушці індуктивності. Відкрийте файл с4_03.са4 (рис. 4.3). Підключіть амперметр і перевірте правильність розрахунку. б). Вимірювання фази струму. Підключіть осцилограф і перевірте відповідність експериментального значення фази струму теоретичному. в). Вимірювання активної, реактивної та повної потужностей. Подайте сигнали, пропорційні струму і напрузі, на два входи помножувача і по осцилограмі потужності визначте реактивну потужність котушки.

Тема: Резонансні ланцюги

Методичні вказівки У цьому розділі представлені вправи з розрахунку і експериментальної перевірки його результатів на Electronics Workbench для ланцюгів, що знаходяться в стані резонансу. Розрахункову частину завдань доцільно виконувати з застосуванням калькулятора комплексних чисел Comcal, опис якого наведено в додатку 2. Electronics Workbench дозволяє проводити перевірку результатів розрахунку шляхом відповідних вимірювань. У всіх завданнях ми рекомендуємо будувати векторні топографічні діаграми для кращого розуміння процесів при резонансі. Перевірка умов резонансу для кожної з задач може бути проведена за допомогою осцилографа (при цьому нулі струму і напруги джерела харчування повинні збігатися), шляхом вимірювання комплексного вхідного опору з допомогою Боде-плоттера (методика таких вимірювань викладена в додатку 1) або за допомогою вольтметрів і амперметрів після побудови векторної діаграми. Завдання 1. Резонанс у складній ланцюга.

Дано: Схема рис. 5.11 при наступних параметрах елементів: Е = 120 В, F = 2 кГц; R = 20 Ом, L = 2 мГн. Визначити значення ємності конденсатора С, при якому настає резонанс. Провести експериментальну перевірку вирішення за допомогою Electronics Workbench. Файл с5_05.

У схемі рис. 5.16 знайти резонансні частоти і пояснити фізичну природу і тип резонансу при кожній частоті. Провести експериментальну перевірку отриманих частот за допомогою Electronics Workbench. Виміряти напруги на кожному з паралельних резонансних контурів і вхідна напруга при частотах до першого, між першим і другим, між другим і третім і після третього резонансу

Експеримент 2. Конденсатор на змінному струмі. а). Вимірювання діючого значення струму в ланцюзі. Розрахуйте діюче значення струму в конденсаторі. Відкрийте файл с4_02.са4 (рис. 4.2). Підключіть амперметр і перевірте правильність розрахунку. б). Вимірювання фази струму. Підключіть осцилограф і перевірте відповідність експериментального значення фази струму теоретичному. в). Вимірювання активної, реактивної та повної потужностей. Подайте сигнали,

пропорційні струму і напрузі, на два входи помножувача, підключіть на вихід помножувача осцилограф і по осцилограмі потужності визначте реактивну потужність конденсатора

Тема: Трифазні ланцюги

Ціль 1. Дослідження амплітудно-фазових співвідношень для ЕРС в трифазному генераторі. 2. Вимірювання лінійних і фазних напруг. 3. Дослідження амплітудно-фазових співвідношень між напругою і струмами в трифазного ланцюга при різних з'єднаннях фаз генератора і навантаження: а) З'єднання Y / Yo ("зірка - зірка з нульовим проводом"), б) З'єднання Y / Y ("зірка - зірка") ; в) З'єднання Y / Д ("зірка - трикутник"). 4. Дослідження несиметричних режимів роботи в трифазних навантаженнях. 5. Вимірювання потужностей в трифазних ланцюгах Прилади та елементи

Експеримент 1. Співвідношення напруг в трифазному генераторі. Відкрийте файл с6_ 01 (рис. 6. 5). Визначте комплекси всіх фазних і лінійних напруг трифазного генератора за допомогою Боде-плоттера і побудуйте векторну топографічну діаграму напруг

Експеримент 2. Вимірювання струму нейтралі в схемі Y / Yo при симетричному навантаженні. Відкрийте файл с6_02 (рис. 6. 6). У верхній схемі рис. 6. 6 розраховані опору резисторів і ємностей конденсаторів в кожній фазі при частоті мережі 50 Гц і фазному напрузі 220 В таким чином, щоб струм дорівнював 1 А при cosф = I / 2. Розрахуйте діюче значення струму нейтралі Iо за формулою (6. 5). Побудуйте векторну діаграму струмів. Встановіть значення опорів і ємностей і перевірте правильність розрахунку за допомогою Electronics Workbench. Експеримент 3. Вимірювання струму нейтралі в схемі Y / Yo при несиметричного навантаження. У фазах В і С на нижній схемою рис. 6. 6 для елементів виставте такі ж параметри, як у верхній схемою. Розрахуйте значення резистора і конденсатора у фазі А таким чином, щоб струм в гілці А дорівнював 2 А при cosф = 1 /. 2. Розрахуйте діюче значення струму нейтралі Iо за формулою (6. 5). Побудуйте векторну діаграму струмів. Встановіть розраховані значення параметрів елементів у фазі А нижньої схеми рис. 6. 6 і перевірте правильність розрахунку за допомогою Electronics Workbench.