Российский Государственный Университет нефти и газа имени И.М. Губкина

Кафедра «Теоретической электротехники и электрификации нефтяной и газовой промышленности»

РЕПИНА Ю.В., ФЕДОРИШИН В.В., МЕДВЕДЕВА Н.В.

Исследование режимов работы и методов расчета линейных цепей постоянного тока с одним и двумя источниками питания.

Лабораторная работа №1

Москва

2013

1.Цель работы:

• ознакомление с приемами и погрешностями измерения токов, напряжений и сопротивлений с помощью амперметра и вольтметра.

• Закрепление на практике навыков расчета линейных электрических цепей с одним и с двумя источниками питания.

• Изучение и анализ различных режимов работы источника ЭДС.

• Исследование мостовой цепи постоянного тока с резистивным датчиком.

2. Основы теории.

3.Домашнее задание.

1. Проработать литературу по данному разделу.

2. Подготовить бланк отчета, в котором дать перечень пунктов лабораторного задания. К каждому пункту начертить электрическую схему для проведения исследований и таблицы для записей экспериментальных и расчетных данных.

3. Записать формулы, по которым проводятся расчеты полученных экспериментальных данных.

4. Ответить на контрольные вопросы.

4.Порядок выполнения лабораторной работы. Лабораторная работа состоит из трёх частей:

Часть 1.

Снять внешнюю характеристику источника постоянной

ЭДС E U=f (I).

4.1.1. Экспериментальным путем исследовать следующие режимы

работы источника ЭДС E:

• Режим короткого замыкания: R_пр= R₁=0, I_кз=E/R_вн, U_кз=0

• Промежуточные режимы: любые три значения R₁ в диапазоне

0 < R₁< R_согл.

• Согласованный режим: R₁ =R_вн , I_согл.= I_кз/2, U_согл.=E/2,

P_max,η=50%

• Промежуточные режимы: любые три значения R₁ в диапазоне

R_согл.< R₁< R_max

• Промежуточный режим: R₁= R_max

4.1.2. Экспериментальным путем исследовать влияние изменения внутреннего сопротивления Rвн источника эдс e на его внешнюю характеристику.

• Снять внешнюю характеристику источника ЭДС E U=f (I) при R'_вн= R₁₉,( см. рис. 15).

• Снять внешнюю характеристику источника ЭДС E U=f (I) при R''_вн= R₁₉+ R₂₀,(см. рис. 16).

Часть 2. Экспериментальным путем исследовать мостовую цепь постоянного тока с резистивным датчиком.

4.2. Снять экспериментальную зависимость U_вых=f (R₁)

Часть 3. Экспериментальным путем исследовать линейную электрическую цепь с двумя источниками питания.

4.3. Снять экспериментальную зависимость U_вых=f (E₂)

5. Лабораторное задание.

5.1. Снять внешнюю характеристику источника ЭДС Е с внутренним сопротивлением R'_вн= R₁₉=2.4 КОм.

Для этого собрать схему, представленную на рис. 14, где исследуемый источник ЭДС (E, R₁₉) и приёмник электрической энергии R₁ включены последовательно.

Монтажная схема рис.14 должна соответствовать принципиальной схеме исследования рис. 15.

После проверки электрической схемы преподавателем включить исследуемую цепь под напряжение. Цепь питается от регулируемого источника постоянного напряжения, расположенного в блоке 10, напряжение питания устанавливается с помощью переключателя SA70.

Перед включением питания необходимо убедиться, что ручка регулятора источника питания лабораторного трансформатора (ЛАТРа) находится в крайнем правом положении и тумблер переключения пределов регулирования напряжения ЛАТРа SA70 – в положении «100←0».

Подача питания произвести последовательно следующим образом:

• Установить автоматический выключатель (QF1,QF2,QF3), расположенный слева внизу стенда, в верхнее положение.

• При помощи Задатчика выбрать профиль отображения приборов L1.

• Установить в верхнее положение тумблеры в следующей последовательности: SA3 в блоке 3, SA7, а затем SA11 в блоке 4.

Значение ЭДС E устанавливаются согласно таблице 1.

Таблица 1.

№ стенда	1	2	3	4	5	6
E,В	30	28	26	24	22	20

U

Рис. 14. Схема экспериментального исследования режимов работы источника ЭДС E с внутренним сопротивлением.

Рис. 15.Принципиальная схема исследования режимов работы источника ЭДС E с внутренним сопротивлением.

Изменяя величину сопротивления приемника R₁ от 0 до R_1max снять показания приборов pA11,pV31, pV11 для девяти исследуемых режимов.

5.1.1. Короткое замыкание: R₁=0. Для этого рукоятку регулятора сопротивления R₁ в блоке 8 перевести в нулевое (крайне левое) положение.

5.1.2. Промежуточные режимы: с помощью переключателя R₁ выставить любые три значения в диапазоне 0 < R₁< R_согл.

5.1.3. Согласованный режим: для этого выставить значение R₁=R₁₉ ,при этом ток I_согл.= I_кз/2, U_согл.=E/2

5.1.4. Промежуточные режимы: с помощью переключателя R₁ выставить любые три значения в диапазоне R_согл.< R₁< R_1max

5.1.5. Промежуточный режим: R₁= R_1max.Для этого рукоятку регулятора сопротивления R₁ перевести в крайне правое положение.

После проведения опытов занести полученные результаты в таблицу 2 и 3.

5.2. Снять внешнюю характеристику источника ЭДС Е с внутренним сопротивлением R''_вн= R₁₉+R₂₀=9,2 КОм .

Для этого собрать рабочую схему, используя мнемоническую схему (рис. 14) , которая должна соответствовать принципиальной схеме исследования (рис. 16),где исследуемый источник ЭДС (E, R''_вн) и приёмник электрической энергии (R_пр= R₁) включены последовательно.

Провести опыты, аналогично п.5.1., и занести полученные показания приборов в таблицу 3 для R''_вн= R₁₉+R₂₀.

SA7

pA21

R₁₉

I

Рис.16 . Схема экспериментального исследования режимов работы источника ЭДС E с внутренним сопротивлением R_вн= R₁₉+R₂₀.

Таблица 2.

№	Режимы работы цепи	R1	Измерено			Вычислено							Примечание
			E(pv31)	I(PA11)	U(Pv11)	E	R19	R1	Pпр	Pист	Δ P	η
		Ом	В	А	В	B	Ом	Ом	Вт	Вт	Вт
1	Режим короткого замыкания, Iкз=E/Rвн Uкз=0	0	22,9	10,5	0,11
2	Промежуточный режим	1	23	7,1	7,1
3	Промежуточный режим	1,5	23	6,2	9,3
4	Промежуточный режим	2	22,9	5,4	11
5	Согласованный режим R1=Rвн Ic=Iкз/2 Uc=E/2	2,4	23	5	11,9
6	Промежуточный режим	3	23	4,4	13,1
7	Промежуточный режим	3,5	23,1	4	14,15
8	Промежуточный режим	6,5	23	2,6	17,1
9	R1=Rmax	10,11	22,8	1,75	19,2

5.1.6. Провести расчет I_xx и U_xx для режима холостого тока.

Таблица 3

№	Режимы работы цепи	R1	Измерено			Вычислено								Примечание
			E(pv31)	I(Pa11)	U(pv11)		E	R19	R1	Pпр	Pист	Δ P	η
		Ом	В	А	В		B	Ом	Ом	Вт	Вт	Вт
1	Режим короткого замыкания, Iкз=E/Rвн Uкз=0	0	19,81	2,44	0
2	Промежуточный режим	2	19,9	2	3,5
3	Промежуточный режим	3	19,78	1,8	4,8
4	Промежуточный режим	5,5	19,9	1,52	7,39
5	Согласованный режим R1=Rвн Ic=Iкз/2 Uc=E/2	9,2	19,75	1,23	9,86
6	Промежуточный режим	9,4	19,9	1,21	9,96
7	Промежуточный режим	9,8	19,93	1,18	10,2
8	Промежуточный режим	-	-	-	-
9	R1=Rmax	10,11	20	1,12	10,83