Электротехника 1.3 / ЛР-2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИШПР

18.03.01 «Химическая технология»

Лабораторная работа №2 «ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНОГО ГЕНЕРАТОРА (ЭКВИВАЛЕНТНОГО АКТИВНОГО ДВУХПОЛЮСНИКА)» Вариант 13

по дисциплине:

Электротехника

Исполнитель:
студент группы	2Д13		Чижова А.В.
Руководитель:
преподаватель			Каталевская А.В.

Томск – 2020

Цели и задачи исследования:

1. Экспериментально проверить возможность замены сложной электрической цепи эквивалентным генератором (эквивалентным активным двухполюсником).

2. Научиться экспериментально определять параметры эквивалентного генератора.

3. Исследовать работу эквивалентного генератора в различных режимах.

Схема цепи:

Основные соотношения

Метод эквивалентного генератора применяется для исследования электрической цепи в случае, когда возникает необходимость определения тока, напряжения или мощности в одной ветви. Данную ветвь можно рассматривать как нагрузку, подключенную в точках а и b к остальной части сложной электрической цепи, которую можно заменить эквивалентным активным двухполюсником или эквивалентным генератором (рис. 2.1а,б).

Рис. 2

Экспериментально параметры эквивалентного генератора можно определить методами:

• холостого хода и короткого замыкания из чего следует

E_ЭГ= U_ХХ; R_ЭГ = U_ХХ/ I_КЗ ,

где U_ХХ – напряжение на зажимах эквивалентного генератора при отключенной нагрузке (Rн = ∞), I_КЗ – ток в проводнике, замыкающем накоротко нагрузку (R_Н = 0);

• методом двух нагрузок по формулам

где U₁ и U₂ – напряжения на зажимах эквивалентного генератора при первой и второй нагрузках, I₁ и I₂ – величины токов при тех же нагрузках.

Величину тока можно рассчитать по закону Ома для неразветвленной цепи (см. рис. 2.1, б)

Мощности нагрузки и эквивалентного генератора определяются по формулам

Подготовительный этап исследования

На данном этапе необходимо получить выражения для ЭДС эквивалентного генератора и сопротивления, подставить данные и определить параметры эквивалентного генератора расчётным путём. Расчёты:

*330=0.05 A

Далее нахожу зависимость внешней характеристики эквивалентного генератора, зависимость напряжения от тока по второму закону Кирхгофа из цепи (Обход контура произвожу по часовой стрелке)

Зависимость напряжения от тока или внешняя характеристика эквивалентного генератора.

Табл. 2 Параметра эквивалентного генератора

Режимы	U	I	Rн	Eэг	Rэг
	В	мА	Ом	В	Ом
Холостой ход	11.69	0	∞	11.69	235.6
Короткое замыкание	0.23	49.6	4.6
Метод двух нагрузок	7.53	18	418.33	11.69	231
	3.37	36	93.61

Расчёт параметров эквивалентного генератора по методу двух нагрузок:

Табл. 3

Е = 15В;
№ ПП	U	I			I′
	В	мА	Ом	Вт	мА
1	10,3	6	1716,7	61,8	6
2	8,91	12	742,5	106,92	12
3	7,53	18	418,3	135,54	18
4	6,12	24	255	146,88	24,05
5	4,75	30	158,3	142,5	30,03
6	3,37	36	93,61	121,32	36,01
7	1,99	42	47,4	83,58	41,99

По формулам рассчитаны значения P_H и I' и занесены в соответствующие колонки таблицы 3.

Пример расчёта 1-ой строки:

Вычислим максимальную относительную погрешность:

Анализ результатов исследования

Погрешность измерения силы тока при различных нагрузках мала и ей практически можно пренебречь. ЭДС рассчитанная теоретически почти совпала с ЭДС, рассчитанной практически. Таким образом, можно сделать вывод, что сложную цепь можно заменить эквивалентным генератором на основании данных.

Внешняя характеристика, выведенная по закону Кирхгофа является напряжением и изменяется в зависимости от силы тока.

В согласованном режиме эквивалентный генератор отдаёт во внешнюю цепь максимальную мощность при сопротивлении нагрузки равном сопротивлению эквивалентного генератора. КПД же будет относительно низким, так как отдаётся большая мощность на нагрузку. Формула для КПД имеет следующий вид: Вывод

В ходе лабораторной работы был экспериментально проверен метод замены сложной электрической цепи эквивалентным генератором (эквивалентным активным двухполюсником), а также экспериментально определены параметры эквивалентного генератора и проведено исследование работы генератора в различных режимах: режим короткого замыкания, режим холостого хода, метод двух нагрузок.