Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая электротехника. Учебное пособие.pdf
Рис. 50. Трёхпроводная схема соединения потребителей «треугольник»
с симметричной нагрузкой
3. Смоделировать работу трёхфазной электрической цепи при подклю-
чении симметричного приёмника по схеме «треугольник». Пример такого
подключения приведён на рис. 50. Аналогичная схема включения используется и для несимметричного приёмника.
4.
Сравнить результаты с полученными ранее в ходе реального экспе-
римента.
Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Задание 9
Цель: получить навыки компьютерного моделирования цепей с одно-
фазным трансформатором.
Задачи:
1.
Смоделировать заданные электрические цепи.
2.
Для каждого элемента цепи задать значения, полученные при выпол-
нении работы на лабораторном стенде.
3.
Провести опыт холостого хода, опыт короткого замыкания и опыт
нагрузки для исследуемого трансформатора.
Порядок выполнения
1. Задать основные параметры трансформатора, выбрав показанную
на схеме модель трансформатора.
2.
Провести опыт холостого хода, измерить ток холостого хода в пер-
вичной обмотке, напряжения холостого хода на первичной и вторичной
обмотках трансформатора (рис. 51).
51
Рис. 51. Опыт холостого хода
3. Провести опыт короткого замыкания. Изменяя значения переменного
резистора, измерить напряжение короткого замыкания (рис. 52).
Рис. 52. Опыт короткого замыкания
4. Провести опыт нагрузки однофазного трансформатора. Переключая
ключи 1, 2, 3, 4 и 5, измерить ток первичной обмотки трансформатора, ток и
напряжение нагрузки в цепи нагрузки (рис. 53).
5.
Сравнить результаты с полученными ранее в ходе реального экспе-
римента.
Рис. 53. Опыт под нагрузкой
52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Сочетание виртуальной платформы MULTISIM и физической лаборатории позволяет расширить знания студентов за счёт всестороннего изучения
как реальных электрических цепей, так и их виртуальных аналогов. Данный
подход развивает навыки в схемотехническом проектировании, понимании
сущности происходящих физических явлений.
Программа позволяет анализировать работу цифровых и цифроаналоговых схем различной степени сложности, исследовать воздействие переходных процессов и сигналов р
азличной формы на электрические цепи. Библиотека элементов программы постоянно актуализируется и наряду с большим
набором широко распространённых электронных компонентов включает
в себя новую элементную базу. Это даёт возможность применения новейших
разработок электроники в схемотехническом проектировании, также обеспечивается возможность подключения и создания новых библиотек компонентов.
ор виртуальных приборов позволяет производить измерения различ-
Наб
ных величин, задавать входные воздействия, строить графические зависимости.
Совместимость платформы MULTISIM с программой P-SPICE, предоставляет возможность экспорта и импорта схем и результатов измерений
в различные её версии, а также разрабатывать собственные модели и оценивать их работу.
Для закрепления изученного материала по окончании лабо
раторной работы предлагается ответить на контрольные вопросы для закрепления полученных знаний.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чернышова, Т. И. Моделирование электронных схем : учебное посо-
бие / Т. И. Чернышова, Н. Г. Чернышов. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО
«ТГТУ», 2010. – 80 с.
2. Чернышова, Т. И. Общая электротехника и электроника : учебное
пособие / Т. И. Чернышова, Н. Г. Чернышов. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО
«ТГТУ», 2012. – Ч. 2. – 84 с.
3. http://www.electronicsworkbench.com/
4. http://russia.ni.com/
53
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ
НА ЛАБОРАТОРНОМ ОБОРУДОВАНИИ
Требования к выполнению лабораторных работ на лабораторном обору-
довании:
1.
Изучить теоретический материал, относящийся к данной лаборатор-
ной работе.
2.
Перед сборкой схемы ознакомиться с электрическим оборудованием
и измерительными приборами, предназначенными для проведения работы.
3.
Приступая к сборке схемы, необходимо убедиться в том, что напря-
жение на стенде отключено.
4.
После окончания сборки схема должна быть предъявлена для про-
верки преподавателю.
5.
Результаты измерений заносятся в отчёт. Отчёт представляется в пе-
чатном и электронном виде.
Тема: Измерение токов, напряжений и сопротивлений приборами
непосредственного отсчёта в цепи постоянного тока
Цель работы: ознакомиться с измерительными приборами непосредственного отсчёта, методикой измерения токов, напряжений и сопротивлений
в электрических цепях. Получить навыки применения законов Кирхгофа,
закона Ома и методов эквивалентного преобразования электрической цепи.
Задание по работе
1. Измерить напряжения источников питания и сопротивления посто-
янных резисторов лабораторного стенда.
2. Собрать схемы для измерения сопротивлений по методу вольтметра
и амперметра.
3. Произвести расчёты с использованием законов Кирхгофа, закона
Ома и методов эквивалентного преобразования электрической цепи.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с измерительными приборами и элементами лабора-
торного стенда.
2. Измерить основные параметры элементов лабораторного стенда:
а) включить питание и измерить напряжение источников питания
Е
и Е2, установив регулятор напряжения источника Е1 в крайне правое по-
1
ложение;
54
Лабораторная работа 1
б) выключить питание и измерить значения сопротивлений R1, R2,
R
, R4;
3
в) занести полученные результаты в табл. П1.
Измерения Вычисления
Таблица П1
E1, B E2, B R1, Ом R2, Ом R3, Ом R4, Ом R
, Ом R
экв
экв
, Ом
3. Используя метод эквивалентного преобразования:
а) рассчитать сопротивление электрической цепи, показанной на
рис. П1;
б) собрать электрическую цепь, показанную на рис. П1, и экспериментально подтвердить правильность проведённых в пункте 3
(а) расчётов;
в) разобрать схему, занести полученные результаты в табл. П1.
4. Произвести измерение сопротивления резистивной цепи методом
амперметра и вольтметра:
а) собрать схему, показанную на рис. П2, включить питание и установить напряжение источника
E
= 12 В;
1
б) используя показания амперметра и вольтметра, определить значение
сопротивления R
;
н1
в) выключить питание, результаты занести в табл. П2, разобрать схему;
г) определить мощность, потребляемую нагрузкой R
, результат зане-
н1
сти в табл. П2.
5.
Экспериментально установить возможность применения законов
Ома и первого закона Кирхгофа для расчёта разветвлённой электрической
цепи, для чего:
а) собрать схему, показанную на рис. П3;
б) включить питание и установить напряжение источника E
= 10 В;
1
Рис. П1 Рис. П2
55
Измерения Вычисления
U, B I, мA Rн1, Ом P, Вт
Таблица П2
Рис. П3
в) измерить падения напряжений на резисторах, выключить питание,
разобрать схему и занести полученные данные в табл. П3;
г) используя данные, полученные в пункте 2
(б), и закон Ома, рассчитать
токи, протекающие через резисторы R1, R2, R4. Результаты занести в
табл. П3;
д) записать уравнение по первому закону Кирхгофа для любого узла
схемы, и подставив в него полученные токи, подтвердить возможность применения первого закона Кирхгофа для расчёта разветвлённой электрической
цепи.
Таблица П3
Измерения Вычисления
U1, B U2, B U4, В I1, мA I2, мA I3, мA
6. Экспериментально установить возможность применения второго за-
кона Кирхгофа для расчёта неразветвлённой электрической цепи, для чего:
а) собрать схему, показанную на рис. П4;
б) включить питание и установить напряжение источника E
= 12 В;
1
в) измерить величину тока, протекающего в схеме, выключить питание
и разобрать схему;
г) используя результаты, полученные в пункте 2 (б), определить падения напряжений на резисторах схемы;
д) полученные результаты занести в табл. П4, разобрать схему;
е) записать для данной схемы уравнение по второму закону Кирхгофа,
и подставив в него полученные значения, подтвердить правильность полученных результатов.
56
Измерения Вычисления
I, мA U1, B U2, B U3, В U4, В
Таблица П4
Рис. П4
1. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа.
2. Сформулируйте закон Ома для цепи, содержащей источники ЭДС.
3. Поясните метод эквивалентного преобразования электрической цепи.
4. Поясните метод эквивалентного преобразования «треугольник–звезда».
5. Какие существуют способы измерения тока в электрической цепи?
6. Поясните принцип работы идеального и реального источников ЭДС.
7. Поясните принцип работы идеального и реального исто
8. Каким образом изменится работа схемы на рис. П4, если в разрыв
контура включить источник тока, по направлению и величине совпадающего
с током в данной цепи?
9. В чём заключается принцип работы четырёхплечего моста и какие
области применения его вы можете назвать?
10. Возможно ли, используя метод эквивалентного преобразования,
упростить эле
ктрическую цепь на рис. П3?
Тема: Исследование сложной электрической цепи постоянного тока
Цель работы: получить навыки экспериментального и расчётного определения токов и напряжений в разветвлённой электрической цепи постоянного тока.
1. Измерить с помощью цифрового мультиметра основные параметры
элементов электрической цепи.
2.
Измерить токи в ветвях электрической цепи и падения напряжения
на резистивных элементах цепи.
3.
По экспериментальным данным рассчитать токи в ветвях методами
непосредственного применения законов Кирхгофа, контурных токов, межузлового напряжения и эквивалентного активного двухполюсника.
Контрольные вопросы
Задание по работе
чников тока.
Лабораторная работа 2
57
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с измерительными приборами и элементами лабора-
торного стенда.
2. Измерить основные параметры элементов лабораторного стенда:
а) включить питание и измерить напряжение источников питания
Е
и Е2, установив регулятор напряжения источника Е1 в крайне правое по-
1
ложение;
б) выключить питание и измерить значения сопротивлений R
R
, R4;
3
, R2,
1
в) занести полученные результаты в табл. П5.
3. Собрать схему, показанную на рис. П5, включить питание и произве-
сти следующие измерения:
а) измерить падения напряжения на резисторах R1, R2, R3, R4, данные
занести в табл. П5;
б) измерить токи в ветвях цепи, данные занести в табл. П6;
в) выключить питание, разобрать схему.
R
R
R
Е
R
Е
Рис. П5
Таблица П5
R1, Ом R2, Ом R3, Ом R4, Ом E1, B E2, B U(R1), B U(R2), B U(R3), B U(R4), B
4. По экспериментальным данным п. 2 определить:
а) токи в ветвях методом непосредственного применения законов
Кирхгофа;
б) токи в ветвях методом контурных токов;
в) токи в ветвях методом наложения;
г) токи в ветвях методом межузлового напряжения;
д) ток, протекающий через резистор R3, методом эквивалентного активного двухполюсника (рис. П6);
е) результаты вычислений занести в табл. П6.
58
I
2
ab
R
R1
R2
R
4
E
1
E
2
Рис. П6
Таблица П6
I1, мА I2, мА I3, мА
Измерено
Вычислено по методу:
а) непосредственного применения законов
Кирхгофа
б) методом контурных токов
в) методом наложения
г) методом межузлового напряжения
д) методом узловых потенциалов
е) эквивалентного активного двухполюсника – –
1. Для исследуемой электрической цепи запишите уравнения по перво-
му и второму законам Кирхгофа.
2.
Сформулируйте сущность метода наложения.
3.
Сформулируйте сущность метода межузлового напряжения.
4.
Сформулируйте сущность метода контурных токов.
5.
Сформулируйте сущность метода эквивалентного активного двухпо-
люсника.
6.
Каким образом влияет на напряжение холостого хода эквивалентного
двухполюсника (рис. П6) резистор R2?
Контрольные вопросы
59
7. Назовите основные режимы работы активного двухполюсника.
8.
Какими способами можно измерить токи в ветвях схемы на рис. П5?
9.
Изменится ли ток I
на рис. П6 в случае замены источника ЭДС Е2
2
на источник тока со значением, равным току в данной ветви до замены
источника ЭДС?
10.
На основании данных, полученных в пункте 5 (д), укажите, при ка-
ких номиналах резистора R2 активный двухполюсник на рис. П6 будет работать в согласованном и номинальном режимах?
Тема: Неразветвлённая электрическая цепь
синусоидального тока с активно-реактивными сопротивлениями.
Исследование резонанса напряжений
Цель работы: получить навыки экспериментального и расчётного опре-
деления явления резонанса напряжений в электрической цепи.
Задание по работе
1. Измерить с помощью цифрового мультиметра основные параметры
элементов электрической цепи.
2.
Определить резонансную частоту цепи.
3.
По полученным данным провести расчёты.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с измерительными приборами и элементами лабора-
торного стенда.
2.
Измерить основные параметры элементов лабораторного стенда:
а) включить питание генератора;
б) установить минимальное сопротивление цепочки R = R
в) измерить активное сопротивление катушки индуктивности и ёмкость
конденсатора;
г) установить частоту генератора 250 Гц и измерить амплитуду напряжения Е на его выходе;
д) полученные результаты занести в табл. П7.
Измерения Вычисления
Лабораторная работа 3
+ R2;
1
Таблица П7
R, Ом RL, Ом E, В C, мкФ U
60
Срез
, В f
, Гц U
рез
, В L, Гн
Lрез
ρ, Ом
D