Нессиметричный пассивный четырехполюсник.

8.1. Цель лабораторной работы: Освоение расчетных и опытных методов

определения параметров несимметричного четырехполюсника.

8.2. Приобретаемые навыки:

уметь собирать требуемую электрическую схему на лаборатор­ном стенде;

уметь правильно производить подключения и соответствующие переключения;

научиться снимать и анализировать зависимости, отражающие работу схемы;

научиться строить графики зависимостей и анализировать ха­рактеристики;

научиться делать выводы по результатам работы.

8.3. Меры безопасности:

работы под напряжением производить в составе бригады из 2 и более человек;

перед началом работы убедиться в надежности заземления ла­бораторного стенда;

убедиться в пра­вильности собранной схемы и получить разрешение на включение;

при появлении запаха дыма или искрения немедленно обесто­чить схему.

Внимание!!! При поражении электротоком немедленно отключить автомат и поставить переключатель на вводном щите в положение "0", оказать пораженному первую медицинскую помощь.

8.4. Описание лабораторного стенда

Лабораторная установка состоит из пассивного несимметричного четырехполюс–

ника, схема которого изображена на стенде.Первичные зажимы четырехполюсника

обозначим 1-1', вторичные 2-2'. Схема соединения элементов для каждого стенда

приведена на рис.1- 4.Номиналы элементов схемы указаны на стенде, величины

выбранных номиналов занести в табл.1. Напряжение питания регулируется при

помощи автотрансформатора (ЛАТР). Его подключение к сети промышленной

частоты с напряжением 220 В производится тумблером "ВКЛ" и контролируется

сигнальной лампочкой. Выходные зажимы автотрансформатора обозначены

"0-220".В качестве нагрузки используется магазин емкостей; емкость изменяется

дискретно от 0 до 77 мкФ. Измерение токов, напряжений и углов сдвига фаз

выполняется щитовыми и лабораторными приборами, установленными на

вертикальной панели и лабораторном столе. Пределы измерений выбираются в

соответствии со значениями, рассчитанными в предварительном задании.

Рис.8.1. Рис.8.3.

Рис.8.2. Рис.8.4.

Табл.8.1

Стенд	R1, Oм	R2, Ом	R3, Ом	C, мкФ	f, Гц
					50

8.5. Предварительное задание

Каждый студент получает индивидуальное задание в виде схемы (рис.8.1-8.4) с

номиналами лабораторного стенда (табл.8.1). Для заданной схемы необходимо:

рассчитать значения входных сопротивлений Z_1х и Z_1к со стороны

первичных зажимов 1-1';

рассчитать значения входных сопротивлений Z_2х и Z_2к со

стороны вторичных зажимов 2-2';

рассчитать коэффициенты А,В,С,Д и проверить правильность

расчета выполнением уравнения связи АД-ВС=1;

при заданном напряжении на входе U₂ = 20 В и емкостной нагрузке Х_С

( произвольная из блока емкостных нагрузок на стенде) рассчитать напряжение на

входе U₁, используя уравнения типа А. Полученные значения занести в

таблицу 8.4. При этом необходимо помнить, что U_{1 РАСЧЕТНОЕ} U_{1ОПЫТНОЕ} .

Рис.8.5.

Таблица 8.2 ( для рис.8.5.)

Условия опыта		U1,В	U2,В	I1,А	I2,А	P,Вт	Z1,Ом	Z2,Ом
	расчет
	опыт
0	расчет
	опыт

* – Z ₁ , Z ₂ – вычисляются по полученным значениям,

Рис.8.6.

Таблица 8.3 ( для рис.8.6.)

Условия опыта		U1,В	U2,В	I1,А		I2,А	P,Вт		Z1,Ом	Z2,Ом
	расчет
	опыт
0	расчет
	опыт
XC	расчет
	опыт
*– Z 1 , Z 2 – вычисляются по полученным значениям, Таблица 8.4 ( для рис.8.6.)
		U2, B			ХС, мкФ			U1, В
Расчет		20 В
Опыт		20 В

( К выполнению табл. 8.4)

установить на вторичных зажимах 2-2' емкостную нагрузку Х_С ( согласно предварительным расчетам из блока емкостей на стенде) и, изменяя входное напряжение с помощью автотрансформатора, определить, при каком значении напряжения на входе U₁ напряжение на входе U₂ становиться равным 20 В. Полученные данные занести в таблицу 8.4. (При этом будет заметно , что

U_{1 РАСЧЕТНОЕ} U_{1 ОПЫТНОЕ}) .

Сравнить полученные опытным путем результаты с рассчитанными в

предварительном задании. Обьяснить погрешность.

8.6. Рабочее задание

В данной лабораторной требуется:рассчитать коэффициенты четырехполюсника

А,В,С,Д по опытам холостого хода и короткого замыкания и определить напряже–

ние на входе четырехполюсника при емкостной нагрузке. Полученные величины

сравнить с расчетными.

8.7. Указания по выполнению эксперимента

а). – Собрать цепь в соответствии с рис.8.5 ;

провести опыт холостого хода при питании со стороны вторичных зажимов

и вычислить сопротивление Z_2Х;

провести опыт короткого замыкания при питании со стороны вторичных

зажимов и вычислить сопротивление Z_2К;

б). – Собрать схему на лабораторном стенде в соответствии с рис.8.6

(напряжение питания устанавливается равным 40 В и поддерживается

неизменным, если нет других указаний);

провести опыт холостого хода при питании со стороны первичных зажимов

и вычислить сопротивление Z_1Х;

провести опыт короткого замыкания при питании со стороны первичных

зажимов и вычислить сопротивление Z_1К;

–Установить на вторичных зажимах 2-2' емкостную нагрузку Х_С ( согласно

предварительным расчетам из блока емкостей на стенде) и, изменяя входное

напряжение с помощью автотрансформатора, определить, при каком значении

напряжения на входе U₁ напряжение на входе U₂ становиться равным 20 В

полученные данные занести в таблицу 8.4.

8. 8. Указания по обработке результатов измерений и оценке погрешностей

Результаты предварительного рабочего задания рекомендуется оформить в

виде табл.8.2,8.3,8.4.

При обработке результатов измерений должны округляться в соответствии с

абсолютными погрешностями D, рассчитанными по формуле:

где - приведенная погрешность; Хн - нормирующее значение. Для применяемых приборов и Хн принимаются равными: – классу точности прибора; Хн - пределу измерений.

При правильном выполнении расчета и эксперимента

относительная погрешность  не должна превышать 10%;

где Х - измеренное значение, ХД - действительное значение, найденное расчетным путем.

8.9. Указания по оформлению отчета

Отчет о выполнении лабораторной работы каждый студент оформляет

индивидуально.

Отчет должен содержать:

схему лабораторного стенда с учетом измерительных приборов,

номиналов элементов схемы и источника питания;

результат требуемых величин по результатам эксперимента;

результат расчетных и экспериментальных данных в виде табл.8.2;

расчет абсолютных и относительных погрешностей.

8.10. Вопросы для подготовки к собеседованию и контролю

1. Дайте определение пассивным несимметричным четырехполюсникам.

2. Какие формы записи уравнений используются для исследования режимов

четырехполюсников?

3. Какие параметры четырехполюсника называются первичными?

4. Как определяются коэффициенты А,В,С,Д опытным путем и расчетным?

5. Чем объясняется двузначность, возникающая при расчете коэффициентов

А,В,С,Д, и как она устраняется?

6. Почему схемы четырехполюсников могут быть использованы в качестве

преобразователей сопротивлений?

7. Какие параметры четырехполюсников называются вторичными?

8.Что такое согласованный режим работы несимметричного четырехполюсника?

8.11. Литература

1. Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. Основы теории цепей.

М.: Энергоатомиздат, 1989. 582 с. (для изучения с.132-141).

2. « Межотраслевые правила по охране труда. » – РД 153–34.0–03.150–00.

Лабораторная работа №9

Симметричный пассивный четырехполюсник.

9.1.Цель лабораторной работы: Освоение расчетных и опытных методов определе–

ния первичных и вторичных параметров симметрично­го четырехполюсника при

различных нагрузках.

9.2. Приобретаемые навыки:

уметь собирать требуемую электрическую схему на лаборатор­ном стенде;

уметь правильно производить подключения (отключения) и со­ответствующие

переключения;

научиться снимать и анализировать основные зависимости, отражающие работу

схемы;

научиться строить графики зависимостей и анализировать ха­рактеристики;

научиться делать выводы по результатам работы.

9.3. Меры безопасности:

работы под напряжением производить в составе бригады из 2 и более человек;

перед началом работы убедиться в надежности заземления ла­бораторного стенда;

в присутствии преподавателя (лаборанта) убедиться в пра­вильности собранной

схемы и получить разрешение на подачу питания;

при появлении запаха дыма или искрения немедленно обесто­чить схему.

Внимание!!! При поражении электротоком немедленно отключить автомат и поставить переключатель на вводном щите в положение "0", оказать пораженному первую медицинскую помощь.

9.4. Описание лабораторного стенда

Лабораторная установка состоит из источника питания, симметричного четырехпо-

люсника и нагрузки. В качестве источника питания используется автотрансфор –

матор (ЛАТР), которым регулируется напряжение от промышленной сети перемен-

ного тока в пределах от 0 до 220 В. Четырехполюсник состоит из активных

элементов (резисторов) с двумя парами зажимов, причем любая из пар зажимов

может быть выбрана в качестве первичной 1-1'. Нагрузкой является набор

резисторов (ползунковых реостатов).Подключение ЛАТРа к сети осуществляется

тумблером "ВКЛ" и контролируется сигнальной лампочкой.

9.5. Предварительное задание

Каждый студент получает индивидуальное задание в виде схемы (рис.9.1)

с номиналами лабораторного стенда (табл.9.1). Для за­данной схемы необходимо:

рассчитать значения входных сопротивлений Z_х и Z_к ;

рассчитать коэффициенты А, В,С,Д и проверить правильность расчета

выполнением уравнения связи АД-ВС=1;

рассчитать значение согласованной нагрузки Z_c и величину напряжения на ней,

если входное напряжение U1 = 40 В ;

рассчитать постоянную передачи q = a +jb.

Рис.9.1.

9.6. Рабочее задание

В данной лабораторной требуется:

рассчитать коэффициенты четырехполюсника А,В,С,Д по опытам холостого хода и

короткого замыкания и определить согласованную нагрузку, входное сопротивле –

ние при согласованном режиме и коэффициенты затухания. Полученные величины

сравнить с расчетными.

9.7. Указания по выполнению эксперимента

Собрать схему для исследования симметричного четырехполюсни­ка в соответствии с рис.9.2 установив входное напряжение U₁ рав­ным 40 В;

провести опыт холостого,короткого замыкания и вычислить па­раметры четырехполюсника Z_x,Z_k,Z_c,А,В,С,Д;

установить согласованную нагрузку Z_c и определить входное сопротивление Z_вх = U₁/I₁; значение сопротивления Z_c устанавлива­ется с помощью резисторов и (или) ползунковых реостатов, соеди­ненных последовательно, регулировка производится до тех пор, пока вольтметр PV₂ не покажет напряжение, равное рассчитанному в пред­варительном задании;

для согласованного режима определить коэффициент затухания четырехполюсника по измеренным значениям U₁,U₂ и I₁,I₂;

сравнить полученный коэффициент затухания с вычисленным в предварительном задании;

Таблица 9.1

Номер варианта	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	R4, Ом	R5, Ом	R6, Ом

Рис.9.2.

Таблица 9.2

Условия опыта		U1 В	U2 В	I1 А	I2 А	f Гц	Z1 Ом	Z2 Ом
Z2H = 	расчет
	опыт
Z2H = 0	расчет
	опыт
Z2H =ZC	расчет
	опыт

– Z ₁ , Z ₂ – вычисляются по полученным значениям,

Вместо недостающих сопротивлений использовать лампочки. Величину сопротивлений лампочек взять из предыдущих работ, из расчетов. Кроме того, во входе не подключенном к напряжению питания, напряжение и сила тока имеют очень малые значения ,поэтому рекомендуется пользоваться самыми малыми

диапазонами измерений (диапазоны приблизительноV=7,5 В и I=0,25 А).

Занести полученные значения коэффициентов четырехполюсника в таблицу 9.3

Таблица 9.3

А	В	С	D

9.8. Указания по обработке результатов измерений и оценке пог­решностей.

При обработке результатов измерений вычисляются абсолютная погрешность ,

необходимая для округления показаний приборов, и относительная , являющаяся

показателем точности измерений.

Абсолютная погрешность характеризует точность измерительного прибора и

зависит от его класса точности k и предела измерений Х_Н :

Относительная погрешность , или точность измерений,представляет собой

отношение абсолютной погрешности прибора к измеряемой величине Х и

выражается в процентах:

=

9.9. Указания по оформлению отчета

Отчет о выполнении лабораторной работы оформляется один на бригаду.

Отчет должен содержать:

схему лабораторного стенда с учетом измерительных приборов, номиналов

элементов схемы и источника питания;

результат расчетных и экспериментальных данных в виде табл.5;

расчет абсолютных и относительных погрешностей;

выводы по результатам проделанной работы.

9.10. Вопросы для подготовки к собеседованию и контролю

1.Какие четырехполюсники называются симметричными ?

2.Какие сопротивления называются характеристическими ?

3.Какими выражениями характеризуется постоянная передачи g, коэффициенты

затухания a и фазы b ?

4.Что понимают под согласованным режимом работы симметрич­ного

четырехполюсника?

5.Запишите уравнения, связывающие вторичные параметры Zc, q c коэф –

фициентами А,В,С,Д, для симметричного четырехполюсника.

6.Какие единицы измерения приняты для определения коэффици­ента затухания?

7.Запишите уравнение симметричного четырехполюсника с гиперболическими

функциями?

8.Как найти повторное сопротивление симметричного четырехполюсника , если

известны коэффициенты и ?

9.11. Литература

1. Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. Основы теории

цепей. М.: Энергоатомиздат, 1989. 582 с. (для изучения с.146-150).

2. « Межотраслевые правила по охране труда. » – РД 153–34.0–03.150–00.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ

- вольтметр

- амперметр

- ЛАТР

- реостат