000000315551

3) от синхронизирующего сигнала какого-либо внешнего устройства (внешняя синхронизация).

Выбор источника синхронизации осуществляется переключателем “внутр., сеть, 1:1, 1:10” (в положении “1:10” внешний синхронизирующий сигнал ослабляется в 10 раз).

2.3.2.4. Усилитель канала X

Усилитель Х предназначен для усиления пилообразного напряжения генератора развертки или сигнала, непосредственно подаваемого на вход X осциллографа. С выхода усилителя X напряжение поступает на горизонтально отклоняющие пластины ЭЛТ. В схеме усилителя Х предусмотрено умножение скорости развертки в 10 раз. Коэффициент умножения устанавливается переключателем “1,10”. В положении “ X” генератор развертки отключается и устанавливается прямая связь входа Х осциллографа с усилителем канала Х (см. рис.2.3.1).

2.3.2.5. Калибратор.

2.3.2.6. Некоторые технические характеристики осциллографа

1.Рабочая часть экрана: 64 80 мм (8 10 дел).

2.Ширина линии луча: 0.6 мм.

3.Характеристики канала Y:

а) полоса пропускания: 0-10 МГц; б) входное сопротивление: 1 МОм; в) входная емкость: 25 пФ;

г) максимальная амплитуда исследуемого сигнала: 60 В; д) минимальное значение исследуемого сигнала, при котором обеспечивается класс точности осциллографа: 15 мВ.

е) предел погрешности измерения амплитуды сигналов при размере изображения по вертикали от 3 до 6 делений шкалы составляет 5%.

ж) предел погрешности измерения временных интервалов при размере изображения по горизонтали от 4 до 10 делений шкалы составляет 5%.

4. Характеристики канала X:

а) полоса пропускания: 20 Гц — 3 МГц; б) входное сопротивление: 1 МОм; в) входная емкость: 50 пФ;

г) цена деления экрана по горизонтали: не более 0.3 В/дел;

5.Задержка изображения сигнала относительно начала развертки на экране: не менее 40 нс.

6.Время выхода на технические характеристики после включения тумблера “сеть”: 15 мин.

2.3.3.Описание органов управления

2.3.3.1.Органы управления ЭЛТ.

регулятор фокусировки луча (четкости изображения).регулятор яркости изображения.

регулятор освещения шкалы экрана.

2.3.3.2. Органы управления канала Y

“V/дел” — ступенчатый переключатель цены деления экрана по вертикали.

“плавно” — плавный регулятор цены деления экрана по вертикали. При точных измерениях амплитуды этот регулятор должен быть повернут по часовой стрелке до щелчка.

“ “ — смещение изображения на экране по вертикали.

“ , , ~” — выбор способа подачи исследуемого сигнала на вход усилителя Y:

“ “ — все составляющие входного сигнала проходят на вход усилителя

Y;

“ “ — заземляет входную цепь усилителя, оставляя незаземленным входной сигнал; “~” — пропускает только переменную составляющую входного сигнала.

“ “ — входное гнездо для подачи исследуемого сигнала. “ “ — корпусная клемма.

2.3.3.3. Органы управления синхронизацией

“ “ — выбор режима синхронизации развертки:

“+” — синхронизация развертки по фронту импульса;

“ “ — синхронизация развертки по спаду импульса.

“, ~” — установка режима запуска блока синхронизации: “ “ — проходит любой запускающий сигнал от 0 до 50 МГц;

“~” — проходит только переменная составляющая сигнала частотой более 30Гц.

“уровень” — регулятор уровня относительно исследуемого сигнала, при котором происходит запуск развертки.

“ВЧ” — регулятор устойчивости изображения сигнала частотой свыше

10МГц.

“внутр, сеть, 1:1, 1:10” — выбор источника синхросигнала:

“внутр” — развертка синхронизируется частью исследуемого сигнала, поступающей из канала Y;

“сеть” — развертка синхронизируется сигналом с частотой питающей сети; “1:1” — развертка синхронизируется внешним сигналом;

“1:10” — внешний синхросигнал ослабляется в 10 раз.

“X” — входное гнездо для внешнего синхросигнала. Это гнездо используется также в качестве внешнего входа канала X, когда переключатель “1, 10, X” установлен в положение “X”.

2.3.3.4. Органы управления разверткой

“время/дел” — ступенчатый переключатель цены деления по горизонтали.

“плавно” — плавный регулятор цены деления по горизонтали. При точных измерениях временных интервалов этот регулятор должен быть повернут вправо до щелчка.

“ “ — ручки “грубо” и “плавно” регулируют положение изображения по горизонтали.

“1, 0,1, X” — переключатель вида развертки:

“1” — скорость развертки соответствует положению переключателя “время/дел”; “0,1” — скорость развертки увеличена в 10 раз за счет растяжки цен-

трального участка изображения;

“X” — горизонтальное отклонение луча осуществляется внешним сигналом, подаваемым на гнездо “ X”.

“авт, ждущ, однокр” — переключатель режима запуска развертки:

“авт” — развертка обеспечивается независимо от наличия запускающего сигнала. Синхронизация осуществляется любым сигналом частотой не ниже 30 Гц;

“ждущ” — генератор развертки запускается только импульсами синхронизации; “однокр” — однократный запуск генератора развертки осуществляется

одиночным импульсом. Для следующего запуска необходимо подготовить схему — нажать кнопку “готов”.

“готов” — свечение кнопки указывает на то, что развертка может быть запущена приходящим импульсом.

2.3.3.5. Органы управления калибратором

“выкл, 1кГц, “ — переключатель режима работы калибратора: “выкл” — калибратор выключен;

“1 кГц” — калибратор вырабатывает прямоугольный сигнал частотой 1кГц и амплитудой, устанавливаемой переключателем “калибратор”; “ “ — калибратор вырабатывает постоянное напряжение, величина которого устанавливается переключателем “калибратор”.

“С“ — гнездо выхода сигнала калибратора.

2.3.4.Программа работы

2.3.4.1.Подготовка осциллографа к работе

Данные операции проводятся при выключенном питании осциллографа. 1. Установить ручки управления ЭЛТ:

- в среднее положение;

- в среднее положение;

- против часовой стрелки.

2. Установить ручки управления канала Y: “В/дел” — в положение “1 В/дел”; “плавно” — по часовой стрелке до щелчка; “ “ — в среднее положение; “, , ~” — в положение ““.

3.Установить ручки управления синхронизацией: “ “ — в положение “+”; “ , ~” — в положение “~”;

“уровень” — в среднее положение; “внутр, сеть, 1:1, 1:10” — в положение “внутр”.

4.Установить ручки управления разверткой:

“время/дел” — в положение “0.5 мс/дел”; “плавно” — по часовой стрелке до щелчка;

“ “ — оба в средние положения; “1, 0,1, X” — в положение “ 1”;

“авт, ждущ, однокр” — в положение “авт.”.

5. Установить ручки управления калибратором: “выкл., 1 кГц, “ — в положение “1кГц”; “калибратор” — в положение “2 В”.

2.3.4.2.Включение осциллографа

1.Включать тумблер “сеть” и дать прогреться осциллографу 5 минут. На экране должна наблюдаться горизонтальная линия развертки.

Если линия не наблюдается, регулировками “, “ добиться появления луча на экране.

2.Ручками «яркость» и «фокус» установить среднюю яркость и хорошую четкость этой линии.

3.Ручкой “ “ совместить линию развертки с центральной горизонтальной линий сетки экрана.

4.Перевести переключатель “ , , ~” в положение “ “.

2.3.4.3.Измерения с калибратором

1.Подать сигнал калибратора на вход Y: для этого соединить коаксиальный кабель с гнездом входа Y, а сигнальный провод кабеля подключить к выходу калибратора (подключать общий провод с маркиров-

кой “ “ к выходу калибратора нет необходимости, т.к. общим проводом служит металлический корпус осциллографа). Ручкой “уровень” добиться устойчивого изображения меандра на экране.

2.Выставив изображение ручками “ “ в удобное положение, измерить по показанию переключателя “время/дел” период меандра Т

(мс), а по показанию переключателя “В/дел” — его амплитуду U0 (В). Вычислить частоту f=1/Т и сравнить результат с эталонным значением частоты калибратора.

Изображение на экране можно растягивать и сжимать по вертикали и горизонтали ручками “плавно”, однако, как отмечалось, параметры изображения на экране отвечают калиброванным значениям только при поворотах ручек “плавно” по часовой стрелке до щелчка.

3.Откалибровать экран по горизонтали, т.е. определить цену де-

ления x (В/дел) по входу X. Для этого:

а) переключатель “калибратор” установить на 0,5 В;

б) переключатель “1, 0,1, X” — в положение “ X”;

в) переключатель “внутр, сеть, 1:1, 1:10” — в положение “1:1”. Теперь генератор развертки отключен, сигнал калибратора не разворачивается и виден на экране короткой вертикальной черточкой высотой 0.5 В. Ручками “ “ установить ее в левой части экрана.

г) переключить коаксиальный кабель, идущий от калибратора, с гнезда входа канала Y на гнездо входа канала X.

Целью этого раздела является измерение амплитуды U , периода Т (частоты f) и длительности прямоугольных импульсов на выходе генератора импульсов.

1.Положения ручек управления те же, что и в п.2.3.4.4, только вход Y надо загрубить до 10 В/дел (так как амплитуда входного сигнала заранее неизвестна), а синхронизацию установить внутренней (“внутр”).

2.Соединить коаксиальным кабелем выходное гнездо генератора

свходом Y осциллографа. Включить генератор импульсов. На экране, скорее всего никаких импульсов видно не будет. Это потому, что их на экране помещается, возможно, сотни или тысячи, а может и ни одного. А

их длительность может быть такой маленькой, что, если они и различимы на экране, то лишь в виде вертикальных линий.

3.Манипулируя переключателем “время/дел” и регулятором “уровень”, установить на экране 3-4 импульса. Переключателем “вольт/дел” выставить их вертикальный размер удобным дая измерения. Сделать достаточной яркость и фокусировку.

4.По положениям переключателей “вольт/дел” и “время/дел” (их соосные плавные регуляторы должны быть выведены до щелчка по часовой стрелке) определить амплитуду U и период следования Т импульсов.

5.Регуляторами “ “ (грубо и плавно) совместить фронт (участок нарастающего напряжения) первого из импульсов с центральной вертикальной линией экрана. Если это не удается, переключить тумблер

“ “ блока синхронизации в другое положение и, вращая ручку “уровень”, добиться требуемого результата. Переключателем “время/дел” растянуть импульс на несколько делений шкалы по горизонтали. Измерить длительность импульса.

2.3.4.6. Представление результатов

Для отчета представляются осциллограммы меандра калибратора, а также синусоидального и импульсного сигналов с указанием всех их измеренных параметров.

2.3.5.Контрольные вопросы

1.Назначение универсального осциллографа и некоторые его предельные возможности.

2.Принцип формирования изображения сигнала в режиме непрерывной развертки.

3.Принцип формирования изображения сигнала в режиме ждущей развертки. Привести пример сигнала, для наблюдения которого необходимо использовать именно ждущую развертку.

4.Назначение калибратора. Какую форму и частоту имеет выходной сигнал калибратора?

5.Объяснить необходимость синхронизации развертки.

6.Устройство ЭЛТ и назначение ее узлов.

2.3.6. Литература

Осциллограф универсальный С1-65. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. И22.044.042 ТО, 1985 г.

Глава 3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

3.1. Передача энергии по линии постоянного тока (Лабораторная работа №4)

Целью работы является исследование эффективности передачи электроэнергии по линии постоянного тока при различных напряжениях

генератора и влияния промежуточного потребителя на распределение напряжения в линии.

3.1.1. Эффективность передачи энергии

Электроэнергия вырабатывается генераторами на электростанциях (тепловых, -гидро, атомных) и передается потребителям по линиям электропередачи (ЛЭП). Максимальная мощность, которую можно снять с генератора, всегда ограничена и определяется его конструкцией и подводимой к нему механической мощностью. В пределах допустимой мощности, отдаваемой генератором, напряжение на его выходе и частота постоянны. Однако прежде чем поступить в линию, электроэнергия, вырабатываемая генератором, проходит через преобразователь, который повышает напряжение для более эффективной передачи энергии по линии к потребителям. Для удобства генератор вместе с таким преобразователем, т.е. электростанцию, будем называть просто генератором, линию электропередачи — линией, а потребителей электроэнергии, находящихся в конце линии, нагрузкой линии, или просто — нагрузкой.

При передаче электроэнергии от генератора к нагрузке неизбежны частичные потери в линии, так как ее провода имеют некоторое сопротивление и при прохождении по ним тока нагреваются. В качестве критерия эффективности передачи энергии по линии, можно принять коэффициент полезного действия (КПД) системы “генератор-линия- нагрузка”:

где: Рг — мощность, вырабатываемая генератором; Рн — мощность, получаемая нагрузкой (полезная мощность); Рл — мощность, рассеиваемая в линии.

Но чаще в качестве такого критерия используется величина , называемая относительной потерей мощности в линии и показывающая, какая часть вырабатываемой генератором мощности рассеивается в линии:

=Pл/Рг.

Очевидно, что

=1 .

Рассмотрим энергетические процессы в линии передачи постоянного тока, генератором которой является источник ЭДС (см. рис.3.1.1). Потеря мощности в линии зависит от соотношения между сопротивлениями линии и нагрузки. Пусть Rн — сопротивление нагрузки, Rл — сопротивление обоих проводов линии, Uг — выходное напряжение генератора, Uн — напряжение на нагрузке, Uл — падение напряжения на обоих