Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд состоит из двух основных узлов: стола и поворотного барабана.

Стол представляет собой сборную конструкцию и состоит из каркаса стола с отсеками для хранения блоков лабораторных работ и столешницы.

Крышки отсеков и поворотный барабан фиксируются в исходном положении пружинными фиксаторами. При снятии с фиксатора барабан приводится во вращательное движение пружиной, закрепленной на нижней стенке барабана и каркасе стола.

На лицевой панели поворотного барабана расположены:

- три мультиметра типа М92А для измерения токов и напряжений в исследуемых цепях;

- автоматические выключатели (однофазный и трехфазный) для защиты электрических цепей от перегрузки;

- разъем для подключения милливеберметра;

- предохранители ВП1-1-2А для защиты измерительных приборов;

- гнезда для подключения к выходным напряжениям при выполнении лабораторных работ;

- исследуемый нелинейный элемент – лампа МН-26;

- переменный резистор;

- сигнальные светодиоды.

Рабочее место, рассчитано на бригаду из 2-3 учащихся.

Между клеммами А-В, В-С, С-А – линейное напряжение 52 В.

Между клеммами А-О, В-О, С-О – фазное напряжение 30 В.

Рядом с клеммами А,В,С расположены плавкие предохранители. Номер рабочего стенда указан на всех блоках стенда.

Лабораторная работа №1 исследование источника эдс Цель работы

Изучить процессы, происходящие в электрической цепи постоянного тока при встречном и согласном включениях источников ЭДС.

Исследовать работу источников ЭДС в режимах генератора и потребителя.

1.1 Теоретические сведения

Если в схему, в которой действует один источник с ЭДС Е^/, включить встречно источник с ЭДС Е^// (рис. 1.1), то общий ток в цепи оказывается равным разности токов, обусловленных действием каждого из источников энергии, т.е.

I = I’ – I” =

где R^/_о – внутреннее сопротивление источника Е^/;

R^//_о – внутреннее сопротивление источника Е^//;

R – сопротивление нагрузки.

Очевидно, что при равенстве ЭДС Е^/ и Е^// ток в цепи I=0.

При E^/>E^// направление тока совпадает с направлением ЭДС Е^/. Источник с ЭДС Е^/ работает в режиме генератора, а источник ЭДС Е^// в режиме приемника. ЭДС источника, направленная противоположно току, называется встречной ЭДС или противоЭДС. В режиме генератора напряжение U^/ на зажимах источника представляет собой разность ЭДС и падения напряжения на внутреннем сопротивлении этого источника, т.е.

U^/ = Е^/ – R^/_o I

При Е^//>Е^/ направление тока в цепи совпадает с направлением ЭДС Е^//, а источник ЭДС Е^/ работает в режиме потребителя электрической энергии. Мощность на клеммах источника Е^/ определяется следующим образом: Р^/= I²R^/_o + Е^/I,

где I²R^/_o – тепловая мощность, рассеиваемая на внутреннем сопротивлении источника;

Е^/I – мощность, затрачиваемая на преодоление электрическими силами сторонних сил.

Напряжение на зажимах источника ЭДС Е^/

U^/ = = Е^/ + R^/_o I,

т.е. напряжение на клеммах источника, работающего в режиме потребителя, равно сумме ЭДС и падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника.

В общем случае, напряжение на зажимах источника энергии U = Е ± R_o I,

причем, знак “+” соответствует работе источника в режиме потребителя, а знак “-” – в режиме генератора.

Если умножить обе части последнего уравнения на величину тока в цепи, то получим

ЕI = UI ± R_o I².

Это выражение представляет уравнение баланса мощностей для источника. Знак “-” соответствует режиму генератора, а знак “+” режиму потребителя.

Рис. 1.1

Часть мощности, развиваемой источником ЕI в режиме генератора, отдается во внешнюю цепь UI, другая часть этой мощности преобразовывается в тепло R_o I² внутри самого источника.

При работе источника в режиме потребителя мощность UI, подводимая из внешней цепи, расходуется на преодоление противоЭДС ЕI, а другая часть R_o I² преобразуется в тепло на его внутреннем сопротивлении.