90

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Кафедра электрооборудования судов

Общая электротехника и электроника

Методические указания к выполнению лабораторных работ

Для направления подготовки

"Автоматизация технологических процессов и производств"

Мурманск

2011

Автор – Дмитрий Анатольевич Саватеев, к. пед. н., доцент кафедры электрооборудования судов Мурманского государственного технического университета.

Рецензент – Вячеслав Михайлович Ремезовский, к. т. н., профессор кафедры электрооборудования судов Мурманского государственного технического университета.

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой электрооборудования судов 28 февраля 2011г., протокол № 6.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 30

Электроизмерительные приборы, используемые в работе: 30

миллиамперметр электромагнитный (0-250 мА); 30

вольтметр магнитоэлектрический (0-150 В). 30

Задание первого уровня сложности: собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рисунке 1.1, и исследовать ее на предмет соблюдения основных электротехнических соотношений. 31

Содержание работы по заданию первого уровня сложности. 31

Работа предусматривает выполнение четырех опытов, в ходе которых должны быть проверены закон Ома и правила Кирхгофа, принципы наложения и взаимности. 31

Первый опыт – построение диаграммы распределения электрического потенциала вдоль одного из контуров исследуемой цепи. Выполнение опыта должно завершаться анализом построенной диаграммы и соотнесением ее вида с результатами последующих опытов: знак и величина угла наклона наклонных участков должны соответствовать знаку и величине токов ветвей, количество вертикальных участков – количеству источников ЭДС и т.д. 31

Целью второго опыта является проверка соблюдения первого и второго правил Кирхгофа. Особенностью этого опыта является то, что для измерения тока в лабораторной установке используется амперметр электромагнитной системы, не показывающий знак тока. В то же время, для составления алгебраической суммы токов ветвей информация о знаке тока необходима. Знак тока может быть определен косвенно, по знаку падения напряжения от этого тока. 31

В третьем опыте производится проверка принципа наложения, который заключается в том, что ток любой ветви может быть представлен как результат сложения токов этой ветви от каждой ЭДС цепи в отдельности. Для проверки этого принципа необходимо произвести измерения тока в рассматриваемой ветви, последовательно оставляя в цепи по одному источнику ЭДС и исключая из цепи остальные источники. Для вывода из работы источника ЭДС он должен быть заменен короткозамкнутой перемычкой. Использовать для этого тумблер, коммутирующий цепь источника, нельзя, так как при этом ветвь окажется разомкнутой. 32

Этого же порядка следует придерживаться и при выполнении четвертого опыта – проверки принципа взаимности. Свидетельством соблюдения этого принципа является равенство двух значений взаимных проводимостей, полученных в ходе опыта. 32

Порядок выполнения работы по заданию первого уровня сложности. 32

1. Подберите необходимую электроизмерительную аппаратуру, проверьте наличие соединительных проводов и выберите на стенде элементы исследуемой цепи – источники ЭДС Е₁ и Е₂ и сопротивления R₁-R₅ (рисунок 1.1). 32

Маркировка сопротивлений на рисунке 1.1 относится к схеме, на которой они изображены, а не к стенду, на котором находятся. В качестве Е₁ и Е₂ могут быть выбраны любые источники ЭДС, в качестве R₁-R₅ – любые сопротивления номиналом до 200 Ом. 32

2. Нанесите на схему значения выбранных сопротивлений, ЭДС источников и укажите условно-положительные направления токов. 32

3. Соберите исследуемую цепь, используя для монтажа соединительные провода и гнезда размножения. 32

4. Собранную лабораторную установку представьте преподавателю и согласуйте с ним выбор контура для построения потенциальной диаграммы. 32

5. Постройте диаграмму распределения потенциала вдоль заданного контура, придерживаясь следующих рекомендаций. 32

5.1. В первой строке таблицы 1.1 Журнала запишите буквенные обозначения точек рассматриваемого контура. 33

Точка, с которой будет начат обход, является, в то же время, и завершающей, то есть ее обозначение следует записать в начале и в конце ряда букв. В качестве точки, имеющей нулевой потенциал, может использоваться любая точка контура, но для удобства подключения вольтметра целесообразно выбрать узел a или d. При выборе малого контура исследуемой цепи некоторые ячейки первой строки таблицы 1.1 Журнала останутся свободными. 33

5.2. Во второй строке таблицы 1.1 Журнала запишите значения суммарного сопротивления элементов цепи, входящих в исследуемый контур и заключенных между первой и последующими точками контура. 33

5.3. Подключив общий (нулевой) вывод вольтметра к точке, потенциал которой принят равным нулю, поочередно подключайте второй вывод к остальным точкам контура и заносите показания прибора в соответствующие ячейки третьей строки таблицы 1.1 Журнала. 33

Если при подключении вольтметра его стрелка отклоняется влево, следует записать в ячейке таблицы знак "минус", затем поменять местами выводы вольтметра, снять показания, записав после знака "минус" значение напряжения, и вернуть выводы вольтметра к исходному подключению. 33

5.4. Отградуируйте оси потенциальной диаграммы с учетом полученных диапазонов изменения сопротивления и потенциала и постройте диаграмму (рисунок 1.2 Журнала). 33

6. Проверьте соблюдение первого правила Кирхгофа, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 33

6.1. Запишите в Журнале выражение, составленное по первому правилу Кирхгофа, с учетом указанных на схеме направлений токов ветвей. 33

6.2. Измерьте токи ветвей, принимая во внимание принятые направления этих токов, и занесите результаты измерений в таблицу 1.2 Журнала. 33

6.3. В составленное ранее выражение подставьте значения токов ветвей с учетом знаков, полученных при измерении. 33

7. Проверьте соблюдение второго правила Кирхгофа, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 33

7.1. Дополните буквенные обозначения напряжений заданного контура, приведенные в первой строке таблицы 1.2 Журнала, подстрочными индексами в соответствии с принятой на схеме маркировкой точек. 34

7.2. Для напряжений, приведенных в первой строке таблицы 1.2 Журнала, запишите выражение, составленное по второму правилу Кирхгофа для заданного контура исследуемой цепи. 34

7.3. Измерьте напряжения контура, подключая общий (нулевой) вывод вольтметра к точке, обозначенной второй буквой индекса напряжения. 34

Если при подключении вольтметра его стрелка отклоняется влево, следует записать в ячейке таблицы знак "минус", затем поменять местами выводы вольтметра, произвести измерение и записать после знака "минус" показываемое вольтметром значение напряжения. 34

7.4. В составленное ранее выражение подставьте значения токов ветвей с учетом знаков, полученных при измерении. 34

8. Проверьте соблюдение принципа наложения, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 34

8.1. Включите амперметр в ветвь с исследуемым током. 34

8.2. Замените первый источник ЭДС короткозамкнутой перемычкой (рисунок 1.2.а), снимите показания амперметра и занесите значение первой составляющей тока в таблицу 1.3 Журнала. 34

Помните, что отключение источника ЭДС при помощи установленного на стенде тумблера, приводит к разрыву цепи! 34

8.3. Восстановите подключение первого источника ЭДС и замените короткозамкнутой перемычкой второй источник ЭДС (рисунок 1.2.б), показания амперметра занесите в таблицу 1.3 Журнала. 35

8.4. В соответствии с принципом наложения суммируйте полученные составляющие тока первой ветви и убедитесь в том, что его значение совпадает со значением, полученным во втором опыте. 35

9. Проверьте соблюдение принципа взаимности, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 35

9.1. Включите амперметры в первую и третью ветви исследуемой цепи. 35

9.2. Замените источник ЭДС, установленный в третьей ветви, короткозамкнутой перемычкой (рисунок 1.3.а), снимите показания амперметров и занесите значения токов ветвей и ЭДС работающего источника в таблицу 1.4 Журнала. 35

9.3. Восстановите подключение источника ЭДС третьей ветви и замените короткозамкнутой перемычкой источник ЭДС первой ветви (рисунок 1.3.б), показания амперметров и значение ЭДС работающего источника занесите в таблицу 1.4 Журнала. 35

9.4. Вычислите значения входных и взаимных проводимостей первой и третьей ветвей, заполните в таблицу 1.4 Журнала. 35

10. Подпишите оформленный отчет и предъявите его преподавателю. 35

Задание второго уровня сложности: начертить схему электрической цепи, содержащей четыре узла, шесть ветвей с одним резистивным элементом в каждой и два источника ЭДС, установленные в разных ветвях, собрать цепь по разработанной схеме и исследовать ее на предмет соблюдения основных электротехнических соотношений. 35

Содержание работы по заданию второго уровня сложности. 36

Работа предусматривает выполнение четырех опытов, в ходе которых должны быть проверены основные электротехнические соотношения. Схемы опытов и методика их проведения должны быть разработаны учащимся самостоятельно. 36

Вопросы и задания для самопроверки. 36

1. Дайте определения понятиям "электрическая цепь", "электрическая схема", "ветвь электрической цепи", "узел электрической цепи", "разветвленная электрическая цепь", "линейная электрическая цепь", "нелинейная электрическая цепь". 36

2. Дайте определения понятиям "источник электрической энергии", "идеальный источник ЭДС", "идеальный источник тока", "потребитель электрической энергии". 36

3. Какие существуют схемы замещения реальных источников электрической энергии постоянного тока? 36

4. Что такое внутреннее сопротивление источника электрической энергии и как оно учитывается при составлении эквивалентных схем замещения? 36

5. Как определить параметры схем замещения источника электрической энергии постоянного тока? 36

6. Сформулируйте первое правило Кирхгофа. 36

7. По какому правилу присваивается знак составляющим алгебраической суммы токов, сходящихся в узле электрической цепи? 36

8. Сформулируйте второе правило Кирхгофа. 36

9. По какому правилу присваивается знак составляющим алгебраической суммы напряжений замкнутого контура электрической цепи? 36

10. Как определить количество уравнений, составляемых для расчета токов цепи по первому и второму правилам Кирхгофа? 36

11. Как определить количество уравнений, составляемых для расчета токов цепи методом контурных токов? 36

12. Как определить количество уравнений, составляемых для расчета токов цепи методом узловых потенциалов? 36

13. В каких случаях метод контурных токов оказывается более рациональным, чем метод узловых потенциалов? В каких случаях наоборот? 37

14. Сформулируйте принцип наложения. 37

15. По какому правилу присваивается знак составляющим тока ветви, обусловленным отдельными ЭДС цепи? 37

16. Сформулируйте теорему взаимности. 37

17. При какой постановке задачи оказывается рациональным ее решение с использованием принципа наложения и теоремы взаимности? 37

18. Каким образом могут быть определены входная и взаимная проводимости ветвей электрической цепи? 37

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 37

Электроизмерительные приборы, используемые в работе: 37

амперметр электромагнитный (0-5А); 37

вольтметр электромагнитный (0-150В); 37

ваттметр ферродинамический с пределом измерения токовой цепи не менее 5А, цепи напряжения – не менее 150В. 37

Содержание работы. 37

Работа состоит из двух этапов: подготовительного и основного. 37

На подготовительном этапе должны быть проведены опыты холостого хода и короткого замыкания, в ходе которых определяются параметры схемы замещения активного двухполюсника: напряжение холостого хода и входное сопротивление. 37

Основной этап исследования предполагает измерение и вычисление мощностей: вырабатываемой эквивалентным генератором, передаваемой в нагрузку и теряемой во входном сопротивлении эквивалентного генератора. Распределение этих мощностей характеризует эффективность передачи электроэнергии, поэтому результаты проводимого исследования служат основой для анализа условий передачи электроэнергии от источника потребителю. 37

Порядок выполнения работы. 38

1. Подберите необходимую электроизмерительную аппаратуру, проверьте наличие соединительных проводов и выберите на стенде элементы исследуемой цепи – источник электрической энергии, имеющий обозначение "=110В", резистор, имитирующий линию электропередачи "R_Л" и переменный резистор, имитирующий нагрузку "R_Н" (рисунок 2.1). 42

2. Проведите опыты холостого хода и короткого замыкания, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 42

Входное сопротивление эквивалентного генератора R_ВХ, показанное на рисунке 2.2, включает в себя внутреннее сопротивление источника электрической энергии R_ВН и сопротивление линии R_Л, показанные на рисунке 2.1. Это обстоятельство необходимо учитывать при проведении опытов холостого хода и короткого замыкания. 42

2.1. Подключите вольтметр к выводам эквивалентного генератора, снимите значение напряжения холостого хода и занесите его в таблицу 2.1 Журнала. 42

2.2. Подключите амперметр к выводам эквивалентного генератора, снимите значение тока короткого замыкания и занесите его в таблицу 2.1 Журнала. 42

2.3. Используя данные, полученные в ходе опытов холостого хода и короткого замыкания, вычислите входное сопротивление эквивалентного генератора, результат занесите в таблицу 2.1 Журнала. 42

3. Исследуйте условия передачи электроэнергии от активного двухполюсника в нагрузку, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 43

3.1. Соберите электрическую цепь по схеме, приведенной на рисунке 2.1. 43

3.2. Установите регулятор сопротивления нагрузки в крайнее левое положение, что соответствует максимальному сопротивлению нагрузки, снимите показания электроизмерительных приборов и занесите их в таблицу 2.2 Журнала. 43

Необходимо помнить, что в курсе электротехники слово "нагрузка" используется, во-первых, как синоним слова "потребитель", во-вторых, для обозначения степени (меры) загрузки генератора. В том случае, когда речь идет о нагрузке источника электрической энергии, выражение "большая нагрузка" означает потребление большого тока. Большой ток, в соответствии с законом Ома, соответствует малому сопротивлению, следовательно, увеличение сопротивления потребителя означает снижение нагрузки источника энергии, и наоборот, нагрузка генератора растет при уменьшении сопротивления потребителя. Следует принимать во внимание неоднозначность термина "нагрузка", и помнить, что увеличение нагрузки генератора является следствием уменьшения сопротивления нагрузки. 43

3.3. Поворачивая ручку регулятора против часовой стрелки, для каждого положения снимайте показания приборов, включенных в исследуемую цепь, и заносите их в таблицу 2.2 Журнала. 43

3.4. Используя полученные экспериментальные данные, рассчитайте мощность, вырабатываемую генератором, мощность потерь и кпд линии передачи электрической энергии, полученные результаты занесите в таблицу 2.2 Журнала. 43

3.5. Отградуируйте оси графиков (рисунок 2.3 Журнала) с учетом полученных диапазонов изменения электрических величин и постройте зависимости, указанные в подписи к рисунку 2.3 Журнала. 43

4. Подпишите оформленный отчет и предъявите его преподавателю. 43

Вопросы и задания для самопроверки. 43

1. В чем заключается метод эквивалентного генератора? 43

2. При какой постановке задачи оказывается целесообразным применение метода эквивалентного генератора? 43

3. Какие существуют способы определения входного сопротивления эквивалентного генератора? 44

4. Как опытным путем определить входное сопротивление эквивалентного генератора, если, при подключении к его зажимам амперметра, ток короткого замыкания оказывается недопустимо большим? 44

5. От чего зависит выбор параметров электрической энергии, передаваемой от источника потребителю? 44

6. Каковы пути снижения потерь в линии электропередачи? 44

7. Что такое режим согласования нагрузки? 44

8. Какова область применения согласованного режима передачи электрической энергии? 44

9. Почему передача электрической энергии между мощными источниками и потребителями производится по высоковольтным линиям электропередачи? 44

10. Что такое баланс мощностей электрической цепи постоянного тока? Что показывает и для чего составляется баланс мощностей? 44

11. По каким правилам присваивается знак слагаемым баланса мощностей? 44

12. В каких случаях идеальные источники ЭДС и тока являются источниками, а в каких, потребителями электрической энергии? 44

13. Составьте принципиальную схему электрической цепи, в которой идеальный источник ЭДС является потребителем электрической энергии. 44

14. Составьте принципиальную схему электрической цепи, в которой идеальный источник тока является потребителем электрической энергии. 44

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. 44

Электроизмерительные приборы, используемые в работе: 44

амперметр электромагнитный (0-1А); 44

вольтметр электромагнитный (0-300 В); 45

ваттметр ферродинамический с пределом измерения токовой цепи не менее 1А, цепи напряжения – не менее 300В. 45

Задание первого уровня сложности: собрать последовательно четыре электрические цепи, схемы которых приведены на рисунках 3.1, 3.2, 3.3 и 3.4, произвести необходимые измерения, вычислить параметры, характеризующие цепи и построить векторные диаграммы токов и напряжений. 45

Содержание работы по заданию первого уровня сложности. 45

Работа предусматривает выполнение четырех опытов, в ходе которых должна быть изучена взаимосвязь синусоидальных электрических величин, существующих в простейших цепях с последовательно-параллельным соединением активной и реактивной нагрузок. 45

В первом опыте исследуется цепь с последовательным соединением резистора и катушки индуктивности. На схеме замещения (рисунок 3.1) катушка индуктивности представлена последовательно соединенными активным сопротивлением и идеальной индуктивностью. Такое разделение является условным, и в ходе лабораторного опыта напряжение на активной и реактивной составляющих катушки по отдельности не может быть измерено. В то же время, для вычисления параметров катушки и построения полной векторной диаграммы эти напряжения необходимы. Разделение измеренного напряжения на катушке на два падения напряжения представляет собой наиболее сложную задачу, возникающую при выполнении опыта. 45

Во втором опыте соединяются последовательно резистор и конденсатор. Аналогично тому, как реальная катушка не является чистой индуктивностью, конденсатор не является идеальной емкостью и на схеме замещения может быть представлен параллельно соединенными емкостью и активным сопротивлением. Однако влияние этого сопротивления на соотношение напряжения на конденсаторе и тока через него настолько мало, что им можно пренебречь. По этой причине на схеме опыта, изображенной на рисунке 3 Журнала, конденсатор представлен идеальной емкостью. 45

В третьем опыте лабораторной работы катушка индуктивности и резистор соединяются параллельно. В связи с тем, что катушка представляет собой последовательно соединенные активное и индуктивное сопротивления, схему можно рассматривать как смешанное, параллельно-последовательное соединение. 45

В четвертом опыте исследуется цепь с параллельным соединением резистора и конденсатора. 46

По результатам измерений и вычислений, выполняемых в ходе исследования, должны быть построены векторные диаграммы токов и напряжений, существующих в этих цепях. 46

Порядок выполнения работы по заданию первого уровня сложности. 46

1. Подберите необходимую электроизмерительную аппаратуру, проверьте наличие соединительных проводов, ознакомьтесь с расположением на стенде катушки индуктивности, магазина конденсаторов, а также, выводов и ручки регулятора лабораторного автотрансформатора (ЛАТр). 46

Общими для всех четырех опытов являются рекомендации по выбору номиналов пассивных элементов исследуемых цепей. Их выбор должен производиться из соображений обеспечения соразмерного распределения напряжения между последовательно соединенными элементами и тока между параллельно соединенными элементами. 46

2. Исследуйте цепь с последовательным соединением резистора и катушки индуктивности, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 46

2.1. Соберите цепь по схеме, изображенной на рисунке 3.1, предусмотрев гнезда для оперативного подключения вольтметра. 46

2.2. Подключите вольтметр параллельно источнику питания. 47

2.3. Установите ручку регулятора ЛАТр в крайнее левое положение, включите ЛАТр, вращая ручку регулятора по часовой стрелке, доведите показания вольтметра до 100 В. 47

2.4. Занесите в таблицу 3.1 Журнала показания ваттметра, амперметра и вольтметра. 47

2.5. Снимая питание с установки перед каждым переключением вольтметра, измерьте напряжение на катушке индуктивности и резисторе, результат занесите в таблицу 3.1 Журнала. 47

2.6. Произведя необходимые вычисления, заполните остальные ячейки таблицы 3.1 Журнала. 47

2.7. На рисунке 3.2 Журнала постройте векторную диаграмму, изобразив на ней вектор ЭДС питания, вектор тока и векторы падения напряжения на резисторе, катушке, активной и реактивной составляющих сопротивления катушки. 47

3. Исследуйте цепь с последовательным соединением резистора и конденсатора, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 47

3.1. Соберите цепь по схеме, изображенной на рисунке 3.2, предусмотрев гнезда для оперативного подключения вольтметра. 47

3.2. Подключите вольтметр параллельно источнику питания. 47

3.3. Установите ручку регулятора ЛАТр в крайнее левое положение, включите ЛАТр, вращая ручку регулятора по часовой стрелке, доведите показания вольтметра до 100 В. 48

3.4. Занесите в таблицу 3.2 Журнала показания ваттметра, амперметра и вольтметра. 48

3.5. Снимая питание с установки перед каждым переключением вольтметра, измерьте напряжение на конденсаторе и резисторе, результат занесите в таблицу 3.2 Журнала. 48

3.6. Произведя необходимые вычисления, заполните остальные ячейки таблицы 3.2. 48

3.7. На рисунке 3.4 Журнала постройте векторную диаграмму, изобразив на ней вектор ЭДС питания, вектор тока и векторы падения напряжения на резисторе и конденсаторе. 48

4. Исследуйте цепь с параллельным соединением резистора и катушки индуктивности, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 48

4.1. Соберите цепь по схеме, изображенной на рисунке 3.3. 48

4.2. Установите ручку регулятора ЛАТр в крайнее левое положение, включите ЛАТр, вращая ручку регулятора по часовой стрелке, доведите показания амперметра, установленного в неразветвленной части цепи, до 1А. 48

4.3. Занесите в таблицу 3.3 Журнала показания ваттметра, вольтметра и трех амперметров. 48

4.4. Произведя необходимые вычисления, заполните остальные ячейки таблицы 3.3 Журнала. 49

4.5. На рисунке 3.6 Журнала постройте векторную диаграмму, изобразив на ней вектор ЭДС питания, векторы токов ветвей и векторы падения напряжения на активной и реактивной составляющих сопротивления катушки. 49

5. Исследуйте цепь с параллельным соединением резистора и конденсатора, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 49

5.1. Соберите цепь по схеме, изображенной на рисунке 3.4. 49

5.2. Установите ручку регулятора ЛАТр в крайнее левое положение, включите ЛАТр, вращая ручку регулятора по часовой стрелке, доведите показания амперметра, установленного в неразветвленной части цепи, до 1А. 49

5.3. Занесите в таблицу 3.4 Журнала показания ваттметра, вольтметра и трех амперметров. 49

5.4. Произведя необходимые вычисления, заполните остальные ячейки таблицы 3.3 Журнала. 49

5.5. На рисунке 3.8 Журнала постройте векторную диаграмму, изобразив на ней вектор ЭДС питания и векторы токов ветвей. 49

6. Подпишите оформленный отчет и предъявите его преподавателю. 49

Задание второго уровня сложности: собрать последовательно четыре электрические цепи, схемы которых приведены на рисунках 3.5 – 3.8, произвести измерения строго определенным электроизмерительным прибором, вычислить параметры, характеризующие цепи и построить векторные диаграммы токов и напряжений. 50

Содержание работы по заданию второго уровня сложности. 50

Повышенная сложность работы заключается в ограниченном, по сравнению с первым уровнем, количестве электроизмерительных приборов, используемых при проведении опытов. В двух первых опытах не используется амперметр, в двух последних – вольтметр, во всех четырех опытах не предусмотрено применение ваттметра. Ограничение числа приборов сокращает количество исходной информации, используемой для определения значений электрических величин и построения векторных диаграмм. Это, в свою очередь, требует от исследователя более высокого уровня начальных знаний по теме лабораторной работы. На векторных диаграммах цепей с последовательным соединением элементов помимо векторов напряжения должен быть изображен вектор тока контура. На векторных диаграммах разветвленных цепей должны быть показаны векторы напряжений на всех элементах. 50

Вопросы и задания для самопроверки. 53

1. Что такое переменный электрический ток? 53

2. Что такое синусоидальный электрический ток? 53

3. Какие параметры характеризуют синусоидальную электрическую величину? 53

4. Что понимается под мгновенным, амплитудным, действующим и средним значением синусоидальной величины? 53

4. На каком основании синусоидальная электрическая величина представляется вектором на комплексной плоскости? 53

6. Какая информация о синусоидальном электрическом сигнале теряется при переходе к символическому изображению? 53

7. Объясните термины: "комплекс амплитуды синусоидального тока", "комплексная амплитуда синусоидального тока", "комплекс действующего значения синусоидального тока". 53

8. В каком случае комплекс синусоидального сигнала равен модулю этого сигнала? 53

9. В чем заключается преимущество векторной формы представления синусоидального сигнала по сравнению с тригонометрической формой? 53

10. Что такое векторная диаграмма? 53

11. Поясните на примере, как меняется вид векторной диаграммы при смене сигнала, начальная фаза которого принимается равной нулю. 53

12. Почему невозможно изобразить векторную диаграмму синусоидальных сигналов, имеющих различную частоту? 53

13. Какая величина обозначается на векторных диаграммах символом ? 54

14. В каком диапазоне может лежать фазовый сдвиг между током и напряжением на активно-индуктивной нагрузке? 54

15. В каком диапазоне может лежать фазовый сдвиг между током и напряжением на активно-емкостной нагрузке? 54

16. Почему катушка индуктивности не может быть представлена на схеме замещения чистой индуктивностью? 54

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 54

Электроизмерительные приборы, используемые в работе: 54

амперметр электромагнитный (0-1А); 54

вольтметр электромагнитный (0-300 В) – 3 шт.; 54

ваттметр ферродинамический с пределом измерения токовой цепи не менее 1А, цепи напряжения – не менее 300В. 54

Содержание работы. 54

Порядок выполнения работы. 54

1. Подберите необходимую электроизмерительную аппаратуру, проверьте наличие соединительных проводов, ознакомьтесь с расположением на стенде катушки индуктивности, магазина конденсаторов, а также, выводов и ручки регулятора лабораторного автотрансформатора (ЛАТр). 54

2. Используя значение индуктивности катушки, полученное в ходе выполнения предыдущей лабораторной работы, рассчитайте емкость конденсатора, соответствующую резонансному режиму работы. 54

3. Отградуируйте ось абсцисс (рисунок 4.2 Журнала) так, чтобы полученное значение емкости лежало на середине оси. 55

4. Рассчитайте значение напряжения, к которому должна быть подключена цепь (рисунок 4.1), чтобы ток в ней в режиме резонанса не превысил 1 А. 55

5. Исследуйте цепь с последовательным соединением резистора, конденсатора и катушки индуктивности, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 55

5.1. Соберите цепь по схеме, изображенной на рисунке 4.1, подключив вольтметры к дополнительным выводам конденсатора и катушки индуктивности. 55

5.2. Установите емкость конденсатора, равной нулю. 55

5.3. Установите ручку регулятора ЛАТр в крайнее левое положение, включите ЛАТр, вращая ручку регулятора по часовой стрелке, доведите показания вольтметра до значения, рассчитанного в п.4. 55

5.4. Снимая показания приборов, увеличивайте емкость конденсатора до резонансного значения и далее, до максимального значения. Занесите полученные данные в таблицу 4.1 Журнала. 55

Принимая во внимание то, что реальное значение емкости в режиме резонанса может отличаться от расчетного значения, рекомендуется уменьшить шаг измерений в области расчетной резонансной емкости. 55

5.5. На координатной плоскости, изображенной на рисунке 4.2 Журнала, постройте зависимости тока в цепи и напряжений на ее элементах от емкости конденсатора. 56

5.6. Из таблицы 4.1 в таблицу 4.2 Журнала перенесите данные, соответствующие режиму резонанса. 56

5.7. Произведите необходимые вычисления и заполните все ячейки таблицы 4.2 Журнала. 56

6. Подпишите оформленный отчет и предъявите его преподавателю. 56

Вопросы и задания для самопроверки. 56

1. Дайте определение понятию "резонанс напряжений". 56

2. Каковы условия наступления резонанса напряжений? 56

3. Что такое добротность резонансного контура? 56

4. Является ли резонансом режим, в котором действующие значения напряжений на катушке индуктивности и на конденсаторе равны? 56

5. Постройте векторную диаграмму тока и напряжений в последовательной активно-индуктивно-емкостной цепи, соответствующую режиму, в котором действующие значения напряжения на катушке и на конденсаторе равны. 56

6. Постройте векторную диаграмму тока и напряжений в последовательной активно-индуктивно-емкостной цепи, соответствующую режиму, в котором действующие значения напряжения на индуктивности и на емкости равны. 56

7. Постройте круговую диаграмму тока в последовательной активно-индуктивно-емкостной цепи при изменении в широких пределах емкости конденсатора. 56

8. Постройте круговую диаграмму тока в последовательной активно-индуктивно-емкостной цепи при изменении в широких пределах индуктивности катушки. 56

9. Объясните, почему в режиме резонанса, при значительных напряжениях на реактивных элементах и токе в цепи реактивная мощность, потребляемая цепью равна нулю? 56

10. Какое применение находит резонансный эффект в промышленной электротехнике? 56

11. Какую опасность для электротехнических и электронных устройств может представлять резонансный эффект? 57

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5 57

Электроизмерительные приборы, используемые в работе: 57

амперметр электромагнитный (0-1А) – 3 шт.; 57

вольтметр электромагнитный (0-300 В); 57

ваттметр ферродинамический с пределом измерения токовой цепи не менее 1А, цепи напряжения – не менее 300В. 57

Содержание работы. 57

Порядок выполнения работы. 57

1. Подберите необходимую электроизмерительную аппаратуру, проверьте наличие соединительных проводов, ознакомьтесь с расположением на стенде катушки индуктивности, магазина конденсаторов, а также, выводов и ручки регулятора лабораторного автотрансформатора (ЛАТр). 57

2. Используя значение индуктивности катушки, полученное в ходе выполнения лабораторной работы №3, рассчитайте емкость конденсатора, соответствующую резонансному режиму работы. 57

3. Отградуируйте ось абсцисс (рисунок 5.2 Журнала) так, чтобы полученное значение емкости лежало на середине оси. 57

4. Исследуйте цепь с параллельным соединением катушки индуктивности и конденсатора, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 57

4.1. Соберите цепь по схеме, изображенной на рисунке 5.1. 57

4.2. Установите емкость конденсатора, равной нулю. 58

4.3. Установите ручку регулятора ЛАТр в крайнее левое положение, включите ЛАТр, вращая ручку регулятора по часовой стрелке, доведите ток катушки до 1 А. 58

4.4. Снимая показания приборов, увеличивайте емкость конденсатора до резонансного значения и далее, до максимального значения. Занесите полученные данные в таблицу 5.1 Журнала. 58

Принимая во внимание то, что реальное значение емкости в режиме резонанса может отличаться от расчетного значения, рекомендуется уменьшить шаг измерений в области расчетной резонансной емкости. 58

4.5. На координатной плоскости, изображенной на рисунке 5.2 Журнала, постройте зависимости токов ветвей и мощности, потребляемой цепью, от емкости конденсатора. 58

4.6. Из таблицы 5.1 в таблицу 5.2 Журнала перенесите данные, соответствующие режиму резонанса. 58

4.7. Произведите необходимые вычисления и заполните все ячейки таблицы 5.2 Журнала. 58

5. Подпишите оформленный отчет и предъявите его преподавателю. 58

Вопросы и задания для самопроверки. 58

1. Дайте определение понятию "резонанс токов". 59

2. Каковы условия наступления резонанса токов? 59

3. Что такое добротность резонансного контура? 59

4. Является ли резонансом режим, в котором действующие значения тока через катушку и тока через конденсатор равны? 59

5. Постройте векторную диаграмму напряжения и токов в цепи с параллельным соединением конденсатора и катушки индуктивности, соответствующую режиму, в котором действующие значения тока через катушку и тока через конденсатор равны. 59

6. Постройте круговую диаграмму тока неразветвленной части цепи с параллельным соединением конденсатора и катушки индуктивности при изменении в широких пределах емкости конденсатора. 59

7. Постройте круговую диаграмму тока неразветвленной части цепи с параллельным соединением конденсатора и катушки индуктивности при изменении в широких пределах индуктивности катушки. 59

8. Объясните полученную зависимость мощности, потребляемой цепью, от емкости конденсатора? 59

9. Какими свойствами должны обладать элементы исследуемой цепи, чтобы ток неразветвленной части в режиме резонанса был равен нулю? 59

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 59

Электроизмерительные приборы, используемые в работе: 59

амперметр электромагнитный (0-1А); 59

вольтметр электромагнитный (0-300 В); 59

ваттметр ферродинамический с пределом измерения токовой цепи не менее 1А, цепи напряжения – не менее 300В. 59

Содержание работы. 59

Порядок выполнения работы. 60

1. Подберите необходимую электроизмерительную аппаратуру, проверьте наличие соединительных проводов, ознакомьтесь с расположением на стенде магнитно-связанных катушек, выводов и ручки регулятора лабораторного автотрансформатора (ЛАТр). 60

2. По схеме, изображенной на рисунке 6.1, соберите электрическую цепь, произведите необходимые измерения и определите параметры первой и второй катушек. Полученные результаты занесите в таблицу 6.1 Журнала. 60

3. Произведите аналогичные действия, подключая к источнику питания одновременно обе катушки и меняя подключение выводов одной катушки относительно выводов другой так, как это показано на рисунке 6.2. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 6.2 Журнала и сделайте вывод о том, при каком соединении выводов катушек они оказывались включены согласно, а при каком – встречно. Вычислите взаимную индуктивность катушек. 64

4. По схеме, изображенной на рисунке 6.3, соберите воздушный трансформатор и измерьте ток, потребляемый первичной обмоткой, и ЭДС, наводимую во вторичной обмотке. Вычислите взаимную индуктивность катушек, заполните таблицу 6.3 Журнала. 64

5. Подпишите оформленный отчет и предъявите его преподавателю. 64

Вопросы и задания для самопроверки. 64

1. Дайте определение понятиям "индукция", "самоиндукция", "взаимоиндукция", "магнитный поток", "потокосцепление", "индуктивность", "взаимная индуктивность". 64

2. Что представляют собой явления самоиндукции и взаимоиндукции? Что общего между этими явлениями и в чем различие? 65

3. Какие условия необходимо выполнить, чтобы магнитно-связанные катушки оказались включены согласно? 65

4. Какие условия необходимо выполнить, чтобы магнитно-связанные катушки оказались включены встречно? 65

5. Что такое поток взаимоиндукции и что такое поток рассеяния? 65

6. От чего зависит соотношение между потоком взаимоиндукции и потоком рассеяния? 65

7. Что такое индуктивность рассеяния? 65

8. Какая существует связь между эдс самоиндукции катушки и падением напряжения в индуктивном сопротивлении этой же катушки? 65

9. Какой должна быть конструкция воздушного трансформатора, чтобы эдс, наводимая в его вторичной обмотке, была равна напряжению, приложенному к его первичной обмотке? 65

10. Как соотносится взаимная индуктивность двух катушек с их индуктивностями при одинаковом числе витков этих катушек? 65

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7 65

Электроизмерительные приборы, используемые в работе: 65

амперметр электромагнитный (0-5А) – 6 шт.; 65

вольтметр электромагнитный (0-300 В); 65

Содержание работы. 65

Порядок выполнения работы. 66

1. Ознакомьтесь с расположением на лабораторном стенде элементов трехфазной цепи, схема которой изображена на рисунке 7.1. Подключите соединительные провода к выводам вольтметра. 66

2. Исследуйте симметричную трехфазную цепь, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 66

2.1. Используя тумблеры, расположенные на стенде, наберите равномерную трехфазную нагрузку. Сопротивление нагрузки должно быть активное. 66

2.2. Подключите вольтметр к выводам фазы нагрузки и подайте питание на лабораторную установку. 66

2.3. Снимите показания вольтметра и шести амперметров и занесите их в ячейки первой строки таблицы 7.1 Журнала. 66

2.4. Снимите питание с установки! 66

2.5. Остальные ячейки первой строки таблицы заполните, не производя измерений. 66

2.6. Вычислите эдс фазы генератора, нанесите ее значение на схему (рис. 7.2 Журнала), постройте векторную диаграмму, на которой покажите: векторы эдс фаз генератора, векторы напряжения фаз нагрузки, векторы фазных и линейных токов. 66

3. Исследуйте несимметричную трехфазную цепь, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 67

3.1. Используя тумблеры, расположенные на стенде, измените нагрузку одной из фаз. Сопротивление нагрузки должно быть активное. 67

3.3. Снимите показания амперметров и занесите их в ячейки второй строки таблицы 7.1 Журнала. 67

3.4. Снимите питание с установки! 67

3.5. Оставшиеся ячейки второй строки таблицы заполните, не производя измерений. 67

3.6. Постройте векторную диаграмму, на которой покажите: векторы эдс фаз генератора, векторы напряжения фаз нагрузки, векторы фазных и линейных токов. 67

4. Исследуйте трехфазную цепь при обрыве фазы нагрузки, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 67

4.1. Используя тумблеры, расположенные на стенде, отключите ту фазу нагрузки, сопротивление которой во втором опыте отличалось от сопротивления двух других фаз. 67

4.2. Не производя измерений, заполните третью строку таблицы 7.1 Журнала. 67

4.3. Подайте питание на установку и сверьте данные в третьей строке таблицы 7.1 Журнала с показаниями приборов. При необходимости внесите коррективы в таблицу. 67

4.4. Снимите питание с установки! 67

4.5. Постройте векторную диаграмму токов и напряжений трехфазной цепи. 67

5. Исследуйте трехфазную цепь при обрыве линии питания, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 67

5.1. Используя тумблеры, расположенные на стенде, отключите одну из линий питания, сопротивление трех фаз нагрузки установите таким, как было в первом опыте. 67

5.2. Не производя измерений, заполните четвертую строку таблицы 7.1 Журнала. 67

5.3. Подайте питание на установку и сверьте данные в четвертой строке таблицы с показаниями приборов. При необходимости внесите коррективы в таблицу. 68

5.4. Снимите питание с установки! 68

5.5. Постройте векторную диаграмму токов и напряжений трехфазной цепи. 68

6. Исследуйте трехфазную цепь при емкостной нагрузке одной из фаз, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 68

6.1. Используя тумблеры, расположенные на стенде, сделайте нагрузку одной из фаз чисто емкостной. 68

6.2. Подайте питание на установку, снимите показания приборов и заполните ячейки пятой строки таблицы 7.1. 68

6.3. Снимите питание с установки! 68

6.4. Постройте векторную диаграмму токов и напряжений трехфазной цепи. Используя известные электротехнические и геометрические соотношения между векторами диаграммы, уточните опытные данные. 68

7. Исследуйте трехфазную цепь при обрыве линии и емкостной нагрузке одной из фаз, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 68

7.1. Используя тумблеры, расположенные на стенде, отключите одну из линий питания. Сопротивление фаз нагрузки должно остаться таким, как в предыдущем опыте. 68

7.2. Подайте питание на установку, снимите показания амперметров и заполните ячейки шестой строки таблицы 7.1. Журнала. 68

7.3. Снимите питание с установки! 68

7.4. Рассчитайте неизвестные напряжения на фазах нагрузки, при необходимости проверьте расчеты посредством измерений. 68

7.5. Постройте векторную диаграмму токов и напряжений трехфазной цепи. 68

8. Подпишите оформленный отчет и предъявите его преподавателю. 68

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8 68

Электроизмерительные приборы, используемые в работе: 69

амперметр электромагнитный (0-5А) – 4 шт.; 69

вольтметр электромагнитный (0-300 В); 69

Порядок выполнения работы. 69

1. Ознакомьтесь с расположением на лабораторном стенде элементов трехфазной цепи, схема которой изображена на рисунке 8.1. Подключите соединительные провода к выводам вольтметра. 69

2. Исследуйте симметричную трехфазную цепь с нулевым проводом, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 69

2.1. Используя тумблеры, расположенные на стенде, подключите нулевой провод (нейтраль) и наберите равномерную трехфазную нагрузку. Сопротивление нагрузки должно быть активное. 69

2.2. Подключите вольтметр к выводам фазы нагрузки и подайте питание на лабораторную установку. 69

2.3. Снимите показания вольтметра и четырех амперметров и занесите их в ячейки первой строки таблицы 8.1 Журнала. 69

2.4. Снимите питание с установки! 69

2.5. Оставшиеся ячейки первой строки таблицы заполните, не производя измерений. 70

2.6. Определите эдс фазы генератора, нанесите ее значение на схему (рис. 8.2 Журнала), постройте векторную диаграмму, на которой покажите: векторы эдс фаз генератора, векторы напряжения фаз нагрузки, векторы фазных и линейных токов. 70

3. Исследуйте симметричную трехфазную цепь без нулевого провода, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 70

3.5. Снимите питание с установки! 70

4.1. Используя тумблеры, расположенные на стенде, подключите нулевой провод и измените нагрузку одной из фаз. Сопротивление нагрузки должно быть активное. 70

4.5. Снимите питание с установки! 70

5.2. Подключите вольтметр к нулевым точкам цепи и подайте питание на лабораторную установку. 71

5.3. Занесите в четвертую строку таблицы 8.1 Журнала показания четырех амперметров и вольтметра. 71

5.4. Снимите питание с установки! 71

5.5. Последовательно меняя подключение вольтметра, включая и отключая питание стенда, измерьте и занесите в четвертую строку таблицы 8.1 Журнала напряжения на фазах нагрузки. 71

5.6. Постройте векторную диаграмму токов и напряжений трехфазной цепи. Используя известные электротехнические и геометрические соотношения между векторами диаграммы, уточните опытные данные. 71

9.5. Снимите питание с установки! 73

10.3. Занесите в девятую строку таблицы 8.1 Журнала показания четырех амперметров и вольтметра. 73

5.4. Снимите питание с установки! 73

5.5. Последовательно меняя подключение вольтметра, включая и отключая питание стенда, измерьте и занесите в девятую строку таблицы 8.1 Журнала напряжения на фазах нагрузки. 73

5.6. Постройте векторную диаграмму токов и напряжений трехфазной цепи. Используя известные электротехнические и геометрические соотношения между векторами диаграммы, уточните опытные данные. 73

6. Подпишите оформленный отчет и предъявите его преподавателю. 73

Вопросы и задания для самопроверки. 73

1. Что такое трехфазная электрическая цепь? 73

2. В каком случае трехфазная электрическая цепь является симметричной? 73

3. Как соотносятся действующие значения линейного напряжения и эдс фазы генератора, если фазы генератора соединены в звезду? 73

4. Как соотносятся действующие значения линейного напряжения и эдс фазы генератора, если фазы генератора соединены в треугольник? 73

5. Как соотносятся действующие значения линейного напряжения и напряжения на фазе нагрузки, если фазы равномерной нагрузки соединены в треугольник? 73

6. Как соотносятся действующие значения линейного тока и тока в фазе нагрузки, если фазы равномерной нагрузки соединены в треугольник? 73

7. В каком случае трехфазная электрическая цепь является несимметричной? 73

8. Какие расчетные методы являются наиболее рациональными при расчете трехфазной цепи с различными видами соединения фаз нагрузки и генератора? 74

9. Зависит ли ток фазы трехфазной нагрузки, соединенной в треугольник, от сопротивления двух других фаз? Поясните ответ. 74

10. Изменится ли линейный ток трехфазной цепи при изменении сопротивления одной из фаз нагрузки, соединенной в треугольник? Поясните ответ. 74

11. Как соотносятся действующие значения линейного напряжения и напряжения на фазе нагрузки, если фазы равномерной нагрузки соединены в звезду? 74

12. Как соотносятся действующие значения линейного тока и тока в фазе нагрузки, если фазы равномерной нагрузки соединены в звезду? 74

13. Как измерить активную мощность трехфазной равномерной нагрузки? 74

14. Как измерить реактивную мощность трехфазной равномерной нагрузки? 74

15. Какой ряд активных мощностей можно получить, применяя все возможные способы подключения фаз трехфазной равномерной нагрузки к трехфазной сети с нулевым проводом? За базисную следует принять мощность фазы нагрузки, включенной на эдс фазы генератора. 74

16. Как изменяется мощность нагрузки при переключении ее со звезды на треугольник? 74

17. Каковы достоинства и недостатки различных схем соединения фаз генератора и нагрузки трехфазной цепи? 74

18. При какой схеме включения фаз генератора и фаз равномерной нагрузки эдс фазы генератора равна напряжению на фазе нагрузки? 74

19. При какой схеме включения фаз генератора и фаз равномерной нагрузки эдс фазы генератора в раз больше напряжения на фазе нагрузки? 74

20. При какой схеме включения фаз генератора и фаз равномерной нагрузки эдс фазы генератора в раз меньше напряжения на фазе нагрузки? 74

21. При какой схеме включения фаз генератора и фаз равномерной нагрузки ток фазы генератора равен току в фазе нагрузки? 74

22. При какой схеме включения фаз генератора и фаз равномерной нагрузки ток фазы генератора в раз больше тока в фазе нагрузки? 75

23. При какой схеме включения фаз генератора и фаз равномерной нагрузки ток фазы генератора в раз меньше тока в фазе нагрузки? 75

24. При какой схеме включения фаз равномерной нагрузки линейное напряжение равно напряжению на фазе нагрузки? 75

25. При какой схеме включения фаз равномерной нагрузки линейное напряжение в раз больше напряжения на фазе нагрузки? 75

26. При какой схеме включения фаз равномерной нагрузки линейный ток равен току в фазе нагрузки? 75

27. При какой схеме включения фаз равномерной нагрузки линейный ток в раз больше тока в фазе нагрузки? 75

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9 75

Электроизмерительные приборы, используемые в работе: 75

осциллограф лабораторный; 75

вольтметр электромагнитный (0-300В); 75

вольтметр магнитоэлектрический (0-300В); 75

вольтметр магнитоэлектрический (0-250В). 75

Задание первого уровня сложности: опытным путем определить коэффициенты, характеризующие пять периодических сигналов. 75

Содержание работы по заданию первого уровня сложности. 75

Работа предусматривает выполнение пяти опытов, в ходе которых должны быть измерены действующие, амплитудные и средние по модулю значения периодических сигналов. Искомые коэффициенты, характеризующие эти сигналы, есть соотношения измеренных величин. 75

Порядок выполнения работы по заданию первого уровня сложности. 76

1. Подберите необходимую электроизмерительную аппаратуру, проверьте наличие соединительных проводов, ознакомьтесь с расположением на стенде выводов и ручки регулятора лабораторного автотрансформатора (ЛАТр), входных и выходных гнезд источника несинусоидального напряжения (ИНН), выходных гнезд источника напряжения прямоугольной формы. 76

2. Исследуйте синусоидальный электрический сигнал, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 76

2.1. По схеме, изображенной на рисунке 9.1, соберите электрическую цепь. На рисунке вольтметр V₁ – прибор электромагнитной системы, показывающий действующее значение напряжения, V₂ – прибор магнитоэлектрической системы, показывающий среднее значение напряжения, V₃ – прибор магнитоэлектрической системы, в зависимости от положения переключателя, показывающий среднее по модулю или амплитудное значения измеряемого напряжения. 76

2.2. Установите ручку регулятора ЛАТр в крайнее левое положение, включите ЛАТр, вращая ручку регулятора по часовой стрелке, доведите действующее значение напряжения до 40 В. 76

2.3. Настройте осциллограф, перенесите изображение с его экрана на рисунок 9.2 Журнала. 76

2.4. Снимите показания электроизмерительных приборов и занесите их в таблицу 9.1 Журнала. 76

2.5. Рассчитайте коэффициенты формы и амплитуды исследуемого сигнала, заполните таблицу 9.1 Журнала. 76

3. Исследуйте "полусинусоидальный" электрический сигнал, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 76

3.1. По схеме, изображенной на рисунке 9.2, соберите электрическую цепь. На рисунке ИНН – источник несинусоидального напряжения – устройство, отсекающее отрицательную (условно) полуволну периодического знакопеременного напряжения. 77

3.2. Установите ручку регулятора ЛАТр в крайнее левое положение, включите ЛАТр, нажмите на кнопку ИНН, вращая ручку регулятора по часовой стрелке, доведите действующее значение напряжения до 40 В. 77

3.3. Настройте осциллограф. По изображению на его экране убедитесь, что источник несинусоидального напряжения отсекает нижнюю полуволну сигнала. Если это не так, соблюдая меры электробезопасности, поменяйте выводы осциллографа. 77

3.4. Перенесите изображение с экрана осциллографа на рисунок 9.4 Журнала. 77

3.5. Снимите показания электроизмерительных приборов и занесите их в таблицу 9.2 Журнала. 77

3.6. Рассчитайте коэффициенты формы и амплитуды исследуемого сигнала, заполните таблицу 9.2 Журнала. 77

4. Исследуйте электрический сигнал прямоугольной формы, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 77

4.1. По схеме, изображенной на рисунке 9.3, соберите электрическую цепь. 77

4.2. Включите источник напряжения прямоугольной формы. 78

4.3. Настройте осциллограф, перенесите изображение с его экрана на рисунок 9.6 Журнала. 78

4.4. Снимите показания электроизмерительных приборов и занесите их в таблицу 9.3 Журнала. 78

4.5. Рассчитайте коэффициенты формы и амплитуды исследуемого сигнала, заполните таблицу 9.3 Журнала. 78

5.1. По схеме, изображенной на рисунке 9.4, соберите электрическую цепь. В качестве катушки индуктивности К и резистора R используйте рекомендуемые преподавателем элементы. 78

5.2. Настройте осциллограф, перенесите изображение с его экрана на рисунок 9.8 Журнала. 78

5.3. Снимите показания вольтметров. Зная сопротивление резистора R, вычислите действующее, среднее по модулю и амплитудное значения тока исследуемой цепи. Занесите эти значения в таблицу 9.4 Журнала. 78

5.4. Рассчитайте коэффициенты формы и амплитуды исследуемого сигнала, заполните таблицу 9.5 Журнала. 79

6.3. Снимите показания вольтметров. Зная сопротивление резистора R, вычислите действующее, среднее по модулю и амплитудное значения тока исследуемой цепи. Занесите эти значения в таблицу 9.5 Журнала. 79

6.4. Рассчитайте коэффициенты формы и амплитуды исследуемого сигнала, заполните таблицу 9.5 Журнала. 79

7. Подпишите оформленный отчет и предъявите его преподавателю. 79

Содержание работы по заданию второго уровня сложности. 80

Вопросы и задания для самопроверки. 81

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10 82

Электроизмерительные приборы, используемые в работе: 83

Осциллограф лабораторный. 83

Порядок выполнения работы. 83

1. Подберите необходимую электроизмерительную аппаратуру, проверьте наличие соединительных проводов, ознакомьтесь с расположением на стенде выходных гнезд источника напряжения прямоугольной формы. 83

2. Исследуйте переходные процессы в последовательной активно-индуктивной цепи, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 83

2.1. По схеме, изображенной на рисунке 10.1, соберите электрическую цепь. Сопротивление резистора R выберите таким, чтобы постоянная времени цепи составляла около половины полупериода питающего напряжения. Значение R₁ нанесите на рисунок 10.1 и впишите в первую строку таблицы 10.1 Журнала. 83

2.2. Подключите клеммы осциллографа к выводам источника напряжения прямоугольной формы. Настройте осциллограф и получите на его экране изображение питающего напряжения вида, представленного на рисунках 10.2.а – 10.2.г Журнала. 83

2.3. Зная амплитудное значение и частоту питающего напряжения, отградуируйте координатные оси на рисунках 10.2, 10.4, 10.6, 10.8 Журнала. 83

2.4. Подключите клеммы осциллографа к выводам резистора и получите на экране изображение кривой напряжения. 83

2.5. Соблюдая выбранный масштаб, перенесите изображение напряжения на рисунок 10.2.а Журнала. Кривая напряжения на резисторе должна быть синхронизирована с изображенной на рисунке 10.2.а кривой питающего напряжения. 83

2.6. Подключите клеммы осциллографа к выводам катушки индуктивности и получите на экране изображение кривой напряжения на катушке. 84

2.7. Соблюдая выбранный масштаб, перенесите изображение напряжения на рисунок 10.2.б Журнала. Кривая напряжения на катушке должна быть синхронизирована с изображенной на рисунке 10.2.б кривой питающего напряжения. 84

2.8. В соответствии с рекомендациями преподавателя измените сопротивление резистора R. Значение R₂ нанесите на рисунок 10.1 и впишите во вторую строку таблицы 10.1 Журнала. Повторите действия, описанные в пунктах 2.4 – 2.7 настоящих методических указаний, и оформите рисунки 10.2.в и 10.2.г Журнала. 84

Правильность изображения кривых напряжения проверяйте вторым правилом Кирхгофа: сумма напряжений на элементах цепи каждый момент времени должна быть равна эдс источника питания. 84

2.9. Определите графическим методом значение постоянной времени цепи при двух различных сопротивлениях резистора R. Составив систему из двух уравнений, вычислите активное сопротивление и индуктивность катушки индуктивности, включенной в исследуемую цепь. Сравните полученные значения с результатами лабораторной работы № 3. Заполните таблицу 10.1 Журнала. 84

3. Исследуйте переходные процессы в последовательной активно-емкостной цепи, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций. 84

3.1. По схеме, изображенной на рисунке 10.2, соберите электрическую цепь. Емкость конденсатора С выберите такой, чтобы постоянная времени цепи составляла около половины полупериода питающего напряжения. Значение С₁ нанесите на рисунок 10.3 и впишите в первую строку таблицы 10.2 Журнала. 84

3.2. Подключите клеммы осциллографа к выводам резистора и получите на экране изображение кривой напряжения. 84

3.3. Соблюдая выбранный масштаб, перенесите изображение напряжения на рисунок 10.4.а Журнала. Кривая напряжения на резисторе должна быть синхронизирована с изображенной на рисунке 10.4.а кривой питающего напряжения. 84

3.4. Подключите клеммы осциллографа к выводам конденсатора и получите на экране изображение кривой напряжения на конденсаторе. 85

3.5. Соблюдая выбранный масштаб, перенесите изображение напряжения на рисунок 10.4.б Журнала. Кривая напряжения на конденсаторе должна быть синхронизирована с изображенной на рисунке 10.4.б кривой питающего напряжения. 85

6. Подпишите оформленный отчет и предъявите его преподавателю. 86

Вопросы и задания для самопроверки. 86

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11 87

Электроизмерительные приборы, используемые в работе: 87

Вольтметр электромагнитный (0-300В); 87

Амперметр электромагнитный (0-1А). 87

Порядок выполнения работы. 87

1. Подберите необходимую электроизмерительную аппаратуру, проверьте наличие соединительных проводов, ознакомьтесь с расположением на стенде выходных гнезд источника тока. 88

8. Подпишите оформленный отчет и предъявите его преподавателю. 89

Вопросы и задания для самопроверки. 89