МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ «БЕЛЭНЕРГО»

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «МИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

ДИРЕКТОР УО МГЭК

__________________ Л.Н. ГЕРАСИМОВИЧ

«_____» _______________ 2012 г

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

ИНСТРУКЦИИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 2 – 53 01 04 «АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ»

Авторы: Архипов Е.П. – преподаватель, высшая категория;

Островская Е.К. – преподаватель, первая категория.

Рассмотрены и рекомендованы

к утверждению на заседании

цикловой комиссии общих

электротехнических дисциплин

« _____» _____________ 2012 г.

Протокол № ____________

Председатель цикловой комиссии

_________________ Л.Е. Некриш

Минск, 2012

Лабораторная работа 1.

Исследование законов Ома и Кирхгофа.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: проверка опытным путём формул, на основании которых выполняются расчёты электрических цепей.

ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

Расчет и анализ любых электрических цепей может быть произведен с помощью основных законов электрических цепей: закона Ома, первого и второго законов Кирхгофа.

Как показывают опыты, ток на участке цепи прямо пропорционален напряжению на этом участке и обратно пропорционален сопротивлению того же участка. Эта зависимость известна как закон Ома: I=U/R. Закон Ома справедлив для линейных цепей (R=const).

Резистор – это структурный элемент электрической цепи, основное назначение которого оказывать известное (номинальное) сопротивление электрическому току, например, для регулирования значений тока и напряжения. В электроустановках резисторы применяются в качестве нагрузочных и пускорегулирующих реостатов, добавочных сопротивлений к некоторым электроприёмникам, электроизмерительным приборам и др. Электрические цепи могут состоять из соединённых между собой электроприёмников или резисторов: последовательно, параллельно и смешанно. При расчётах таких цепей руководствуются формулами, вытекающими из законов Ома и Кирхгофа.

Рассмотрим полную цепь (рис. 1.1). Ток в этой цепи определяется по формуле I=E/(r₀+R₁+R₂+R₃). Это соотношение называют законом Ома для всей цепи: сила тока в электрической цепи с одной ЭДС прямо пропорциональна этой ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.

Рис 1.1 Рис.2.2

Согласно первому закону Кирхгофа, алгебраическая сумма токов ветвей, соединенных в любой узловой точке электрической цепи, равна нулю: I=0. Например, для узла А (рис. 1.2) I₁+I₂+I₃I₄I₅=0

Согласно второму закону Кирхгофа, в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на всех резистивных элементах контура:E=IR. Для электрической цепи рис. 1.1 по второму закону Кирхгофа можно написать Е=Ir₀+I(R₁+R₂+R₃).

На практике производят расчет цепей с различными схемами соединения приемников. Если приемники соединены так, что по ним проходит один и тот же ток, то такое соединение приемников называется последовательным (рис. 1.3). Следовательно, ток на отдельных участках последовательной цепи имеет одинаковое значение: I₁=I₂=...=I_n=I. Сумма падений напряже­ний на

отдельных участках равна напряжению всей представить как U=IR_ЭКВ, где R_ЭКВ — эквивалентное (общее) сопротивление всей цепи. Следовательно, IR_ЭКВ=I(R₁+R₂+...R_n). Сократив обе части равенства на I, получим R_ЭКВ=R₁+R₂+...R_n. Общее сопротивление цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных резисторов, равно сумме сопротивлений этих резисторов.

Параллельным называется такое соединение приемников, при котором соединяются между собой как условные начала приемников, так и их концы (рис. 1.4). Для параллельного соединения характерно одно и то же напряже­ние на выводах всех приемников: U₁=U₂=...=U_n=U. Согласно первому закону Кирхгофа,I=I₁+I₂+...+I_n, а согласно закону Ома можно записать I=U/R_ЭКВ, I₁=U/R₁, I₂=U/R₂; ..., I_n=U/R_n.

Сокращая обе части равенства на U, получаем формулу подсчета эквивалентной (общей) проводимости: 1/R_ЭКВ=1/R₁+1/R₂+...+1/R_n или g=g₁+g₂+...+g_n.

Смешанным или последовательно-параллельным называется такое соединение приемников, при котором на одних участках электрической цепи они соединяются параллельно, а на других — последовательно. При расчете электрических цепей со смешанным соединением приемников используются соотношения как для последовательного, так и параллельного соединения.

Рис. 1.3 Рис. 1.4

.

Оборудование.

Источник напряжения 250В.

Резисторы.

Амперметры с пределом измерения 1А – 4шт.

Вольтметры с пределами измерения 50В, 150В, 250В – 3шт.

Соединительные провода.

Порядок проведения эксперимента.

Электрические схемы соединений резисторов.

Последовательное соединение. (рис 1)

Параллельное соединение. (рис. 2)

Смешанное соединение. (рис.3)

Рис. 3.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1. Собрать электрическую схему, изображённую на рис. 1.

2. Данные приборов, включенных в электрическую схему, занести в таблицу 1.

Таблица 1.

Прибор	Система	Условное обозначение	Предел измерения	Цена деления	Класс точности

3. Включить стенд в сеть.

4. Включить источник 250В.

5. Показания приборов записать в таблицу 1.

6. Выполнить расчёты, данные расчётов занести в таблицу 2.

Таблица 2.

Данные наблюдений					Данные расчётов
I	U1	U2	U3	U	R1	R2	R3	RЭКВ	R1ЭКВ	UОБ.РАСЧ

7. Собрать электрическую схему, изображённую на рис. 2.

8. Данные приборов занести в таблицу 1.

9. Включить стенд в сеть.

10. Показания приборов записать в таблицу 3.

11. Выполнить расчёты, данные расчётов занести в таблицу 3.

Таблица 3.

Данные наблюдений					Данные расчётов
I1	I2	I3	IОБ	U	IОБ.	R1	R2	R3	RЭКВ	R1ЭКВ

12. Собрать электрическую схему, изображенную на рис.3.

13. Включить стенд в сеть.

14. Показания приборов записать в таблицу 4.

15. Выполнить расчеты, данные расчётов занести в таблицу 4.

Таблица 4.

Данные наблюдений

Данные расчетов

I1

I2

I3

U1

U2

U3

U

Iоб

Uоб

R1

R2

R3

Rэкв

R1экв