2.2. Выполнение лабораторной работы в программе mAtlab

2.2.1 Описание лабораторной установки

Работа проводится в среде визуального моделирования MATLAB по вариантам (приложение А). В данной лабораторной работе используются библиотеки:

1) Simulink, со следующими разделами:

а) Sinks;

б) Source.

2) SimPowerSystems, со следующими разделами:

а) Electrical Source;

б) Elements;

в) Measurement;

г) Extra Library.

Блоки разделов соединены по схеме, представленной на рисунке 2.15.

2.2.2 Порядок выполнения работы

Произвести анализ схемы, представленной на рисунке 2.15. Согласно своего варианта (приложение А) определить любым известным способом падения напряжения на участках цепи ab и bс, а также токи, протекающие в каждой из ветвей (I₁, I₂, I₃). Результаты расчета занести в таблицу 2.1. Уравнения, по которым производился расчет, представить после таблицы.

Таблица 2.1 – Результаты расчета

, В	, Ом	, Ом	, Ом	, В	, В	, А	, А	, А

Запустить программу Matlab приложение Simulink. Создать новую модель. Расположить элементы и соединить их в электрическую схему, для этого:

Открыть библиотеку SimPowerSystems и раскрыть раздел Elements.

В раскрывшемся списке выбрать элемент Parallel RLC Branch и перенести в поле модели (рисунок 2.16).

Рисунок 2.15 - Схема электрической цепи

Рисунок 2.16 – Поле модели

Раскрыть свойства элемента двойным нажатием лк на объекте и в строке Branch type выбрать тип R (рисунок 2.17). Установить параметры сопротивления.

Рисунок 2.17 – Окно свойств объекта Parallel RLC Branch

Название блока Parallel RLC Branch заменить на название из задания, для этого:

Нажать лк мыши на имени блока Parallel RLC Branch

Назвать блок например R1 (рисунок 2.18).

Рисунок 2.18 – Пример обозначения блоков

Открыть раздел Electrical Sources и выбрать DC Voltage Source (рисунок 2.19). Перенести выбранный элемент в поле модели. Задать параметры блока согласно варианту. Переименовать блок согласно схеме.

Рисунок 2.19 - Элемент DC Voltage Source

Примечание: Соответствие между Matlab и электрической схемой представлена в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Соответствия обозначений

Matlab	Электрическая схема

Открыть раздел Measurments и выбрать блок Current Measurment (рисунок 2.20). Перенести выбранный элемент в поле модели.

Рисунок 2.20 - Элемент Current Measurment

Данный блок выполняет измерение мгновенного значения тока, протекающего через соединительную линию (провод). Блок необходимо соединить последовательно с тем элементом, в котором необходимо определить ток.

Выбрать блок Voltage Measurment (рисунок 2.21). Перенести выбранный элемент в поле модели.

Рисунок 2.21 - Элемент Voltage Measurment

Данный блок выполняет измерение мгновенного значения напряжения между двумя узлами. Блок необходимо соединить к тем узлам, между которыми необходимо измерить напряжение.

Выходной сигнал блока Current Measurment (i) и блока Voltage Measurment подключить к блоку Display (рисунок 2.22) из раздела Sinks библиотеки Simulink.

Рисунок 2.22 - Элемент Display

Собрать схему, представленную на рисунке 2.23.

Рисунок 2.23 - Схема эксперимента

Произвести измерение токов , , и напряжений на участках схемы и , для четырех значений сопротивления в диапазоне 10 – 150 Ом. Результаты измерений занести в таблицу 2.3. Сделать screenshot последнего измерения и поместить его после таблицы.

Таблица 2.3 - Результаты эксперимента

№	Измерения						Вычисления
	, В	, В	, В	, А	, А	, А	, Ом	, Ом	, Ом
1	см. вариант
2	см. вариант
3	см. вариант
4	см. вариант

2.2.3 Выполнить обработку результатов измерений

По данным таблицы 2.3 построить графики зависимостей токов , , и напряжений на участках схемы и от сопротивления .

Проанализировать влияние сопротивления резистора R₃ .

2.3 Выполнение лабораторной работы на стенде ЭВ-4

2.3.1 Описание лабораторной установки

Работа проводится на универсальном стенде типа ЭВ-4. Используется панель №6, на которой установлены стрелочные амперметры с пределами измерения 0-2 А, 0-2 А, 0-1 А и вольтметр 0-150 В и резисторы. Для проведения измерений используются также два цифровых вольтамперметра.

2.3.2 Порядок выполнения работы

Для электрической цепи, показанной на рисунке 2.24, рассчитать токи и напряжения для исходных данных, приведенных в таблице 2.4. Результаты расчета занести в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 – Результаты вычисления

, В	,Ом	, Ом	, Ом	,В	,В	, А	, А	, А
50	50	100	150
50	50	100	0

Рисунок 2.24 - Принципиальная схема исследуемой цепи

С помощью соединительных проводов, входящих в комплект стенда ЭВ-4, собрать схему рисунке 2.24.

Движок переменного резистора установить в крайнее положение, соответствующее максимальному сопротивлению – 150 Ом.

Подключить собранную схему к регулируемому источнику питания (0 - 220 В) постоянного тока. Источник питания должен быть отключен. Представить преподавателю или лаборанту собранную схему для проверки.

Установить напряжение источника питания на ноль, затем включить его. Плавно повышая напряжение, установить напряжение источника питания – 50 В.

Произвести измерение токов , , и напряжений на участках схемы и , для четырех значений сопротивления в диапазоне 0 – 150 Ом. Результаты измерений занести в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 – Результаты эксперимента

№	Измерения						Вычисления
	, В	,В	,В	,А	,А	, А	,Ом	,Ом	,Ом
1
2
3
4

Установить напряжение источника питания на ноль и отключить его. Предъявить полученные результаты преподавателю или лаборанту. После этого разобрать цепь.

Сравнить результаты измерений в таблице 2.4 с результатами расчетов в таблице 2.5. Убедиться в соблюдении законов Ома и Кирхгофа для исследуемой цепи.

Собрать электрическую цепь на рисунке 2.25 для снятия вольт-амперной характеристики лампы накаливания. Для измерения тока включить магнитоэлектрический амперметр с пределом измерения 1 А, для измерения напряжения - цифровой вольтамперметр.

Рисунок 2.25 - Схема для снятия ВАХ лампы накаливания

В присутствии преподавателя или лаборанта включить источник питания и, плавно изменяя напряжение на входе схемы от нуля, занести результаты измерения в таблице 2.6 при напряжениях на лампе, указанных в таблице.

Таблица 2.6 – Результаты измерения

№	1	2	3	4	5	6
U, В	20	40	60	80	100	120
I, А

Построить вольт-амперную характеристику лампы накаливания. Используя графический метод расчета определить токи , , в ветвях схемы рисунка 2.26 и падения напряжения на участках и , при напряжениях питания, заданных преподавателем. Результаты расчетов занести в таблицу 2.7.

Рисунок 2.26 - Схема со смешанным соединением линейных и нелинейных элементов

Собрать электрическую цепь на рисунке 2.26. Для измерения токов использовать магнитоэлектрические амперметры с пределами измерений 2 А (А1), 2 А (А2) и 1 А (А3). Для измерения напряжения использовать цифровой вольтамперметр. Произвести измерение токов , , и напряжений на участках схемы и , для двух значений напряжения питания (Приложение А). Результаты измерений занести в таблицу 2.7.

Убедиться в совпадении результатов измерения с данными, полученными при расчете схемы графическим методом.

Таблица 2.7 – Результаты эксперимента

№	Измерено						Вычислено
	, В	, В	, В	, А	, А	, А	, В	, В	, А	, А	, А
1
2