Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая электротехника. Учебное пособие.pdf
5. Исследовать переходный процесс в RC-цепи:
а) установить переключатель S
б) подключив осциллограф к точкам X
в положение 2, S2 – в положение 1;
1
– X2 при трёх различных сопро-
5
тивлениях резистора R2 (20, 50, 80 кОм), снять осциллограммы исходного
процесса и занести их в отчёт.
6. Исследовать переходный процесс в RL-цепи:
а) установить переключатели S
б) подключив осциллограф к точкам X
тивлениях цепочки R
+ R6 (100 Ом, 500 Ом, 1 кОм), снять осциллограммы
5
и S2 в положение 1;
1
– X4 при трёх различных сопро-
5
переходного процесса и занести их в отчёт.
7. Исследовать переходные процессы в электрической цепи с двумя на-
копителями энергии – конденсатором и катушкой индуктивности:
а) установить переключатель S
в положение 1, переключатель S2 – в по-
1
ложение 2, а переменные резисторы R2 и R5 – в верхнее по схеме положение;
б) подключая осциллограф к точкам X
– X1 и X5 – X4, снять осцилло-
5
граммы напряжений на конденсаторе и катушке индуктивности и занести их
в отчёт.
8. Провести обработку результатов опытов:
а) по осциллограммам u
(t) опыта п. 5 определить постоянные времени
c
исследуемых RС-цепей при разрядке и зарядке конденсатора и сравнить их с
соответствующими значениями, рассчитанными по числовым значениям параметров отдельных элементов цепи, данные занести в табл. П15;
б) по осциллограммам и
(t) опыта п. 6 определить постоянные времени
l
исследуемых RL-цепей при переходных процессах и сравнить их с аналогичными расчётными значениями, данные занести в табл. П15;
в) по осциллограммам u(t) п. 7, соответствующим колебательному переходному процессу, определить частоту собственных колебаний исследуемой цепи и её коэффициент затухания и сравнить их с анал
огичными,
рассчитанными по числовым значениям параметрами цепи, данные занести
в табл. П15.
Таблица П15
Измерения Вычисления
R – C R – L R – C – L R – C R – L R – C – L
τ1 τ2 τ3 τ1 τ2 τ3 τ1 τ2 τ1 τ2 τ3 τ1 τ2 τ3 τ1 τ
Все значения τ выражены в микросекундах.
2
71
Контрольные вопросы
1. Дайте определение установившегося и переходного процессов
в электрической цепи.
2.
Дайте определение постоянной времени электрической цепи.
3.
Поясните, в течение какого промежутка времени переходный про-
цесс в электрической цепи считается практически завершённым.
4.
Определите постоянную времени электрической цепи по экспе-
риментальным зависимостям тока и напряжения при переходном процессе.
5.
Укажите, от каких параметров зависит постоянная времени нераз-
ветвлённых RC- и RL-цепей.
6.
Как определить ёмкость конденсатора или сопротивление резистора,
на который разряжается конденсатор, по кривой его разрядки на экране
осциллографа?
7.
Напишите выражение для переходного напряжения на конденсаторе
при включении RC-цепи под постоянное напряжение.
8.
Напишите выражение для переходного тока при включении элект-
рической RC-цепи под постоянное напряжение.
9.
Назовите устройства, использующие явления, возникающие при пе-
реходных процессах в электрических цепях.
10.
Дайте определение законов коммутации.
Тема: Исследование трёхфазной электрической цепи
Цель работы: исследовать режимы работы симметричного и несимметричного потребителей электрической энергии в трёхфазной электрической
цепи.
Задание по работе
1. Исследовать трёхпроводную и четырёхпроводную электрические
цепи при соединении потребителей электроэнергии «звезда» и установить
соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями при
симметричном и несимметричном режимах работы.
2. Исследовать трёхфазную цепь при соединении «треугольником» и
установить соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями.
3. Провести обработку полученных результатов.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с измерительными приборами и элементами лабораторного стенда.
72
Лабораторная работа 8
2. Исследовать трёхфазную цепь при соединении потребителей элект-
RaR
R
R
RcR
рической энергии «звезда» по трёхпроводной схеме, для чего:
а) установить симметричную нагрузку (R
= Rb = Rc = 100 Ом);
a
б) собрать схему, показанную на рис. П18, включить питание;
в) измерить фазные и линейные напряжения в цепи, данные занести
в табл. П16;
г) измерить вазные и линейные токи, данные занести в табл. П16;
д) выключить питание, установить несимметричную нагрузку
(R
= 100 Ом, Rb = 150 Ом, Rc = 200 Ом), включить питание;
a
е) произвести измерения, описанные в пунктах 2 (в) и (г), данные зане-
сти в табл. П17, выключить питание.
3. Исследовать трёхфазную цепь при соединении потребителей электрической энергии «звезда» по четырёхпроводной схеме, для чего:
а) добавить к исследуемой цепи нейтральный провод (рис. П19);
б) повторить измерения, проведённые в пунктах 2 (б) и (в),
данные за-
нести в табл. П16;
в) выключить питание, разобрать схему.
A
B
C
N
a
b
A
B
C
N
b
c
Рис. П18 Рис. П19
Таблица П16
Измерения Вычисления
Схема
цепи
, B
, B
a
, мА
, мА
a
b
I
I
, мА
, мА
c
N
I
I
b
U
U
, B
c
U
, B
ab
U
, B
bc
U
, B
ac
U
, Вт
, Вт
a
b
P
P
Соединение «звезда» без нейтрального провода
Симметричная
Несимметричная
Соединение «звезда» с нейтральным проводом
Симметричная
Несимметричная
ф
, Вт
c
P
/ U
л
P, Вт
U
73
4. Исследовать трёхфазную цепь при соединении потребителей электрической энергии «треугольник», для чего:
а) установить симметричную нагрузку (R
– Rb = Rc = 100 Ом);
a
б) собрать схему, показанную на рис. П20, включить питание;
в) измерить линейные напряжения в цепи, данные занести в табл. П17;
г) измерить линейные и фазные токи в цепи, данные занести в
табл. П17, выключить питание;
д) установить несимметричную нагрузку (R
R
= 200 Ом), включить питание;
c
= 100 Ом, Rb = 150 Ом,
a
е) произвести измерения, описанные в пунктах 4 (в) и (г), данные зане-
сти в табл. П17;
ж) выключить питание, разобрать схему.
Ra
A
B
C
N
Rb
Rc
Рис. П20
Таблица П17
Измерения Вычисления
Схема
цепи
, мА
, мА
a
b
I
I
, B
, B
, B
, мА
, мА
cb
ab
, мА
c
I
U
ac
U
ab
U
I
, мА
cb
ac
I
I
Вт
, Вт
a
P
P
, Вт
b,
c
P, Вт
P
Симметричная
Несимметричная
5. Провести обработку полученных экспериментальных данных:
а) по результатам п. 2 и 3 рассчитать мощность, потребляемую каждой
фазой и суммарную мощность потребителя, данные занести в табл. П17;
б) по результатам п. 2 и 3 рассчитать отношение линейного напряжения
к фазному, данные занести в табл. П17;
74
в) по результатам п. 4 рассчитать мощность, потребляемую каждой фа-
зой и суммарную мощность потребителя, данные занести в табл. П18;
г) по результатам п. 4 рассчитать отношение линейного тока к фазному,
данные занести в табл. П17;
д) по результатам п. 2 построить векторные диаграммы токов и напря-
жений для симметричной и несимметричной нагрузок.
1. Дайте определение трёхфазной системы синусоидального тока.
2. Укажите способы соединения потребителей в трёхфазной системе.
3. Объясните назначение нейтрального провода и поясните, почему в
этот провод не включаются разъединители и предохранители.
4. Каково соотношение между фазными и линейными напряжениями и
токами при соединении потребителей электроэнергии «звезда» и «треугольник»?
5. Укажите условия симметрии трёхфазного потр
6. Как изменятся напряжения и токи потребителя электроэнергии в че-
тырёхпроводной трёхфазной симметричной системе при отключении нейтрального провода?
7. Чем может быть вызвано смещение нейтрали в нагрузке, подключённой по четырёхпроводной схеме?
8. Изобразите схемы соединения обмоток трёхфазного генератора
«звезда» и «треугольник» и поясните их работу.
9. Запишите расчётные соо
ной мощностей в симметричной и несимметричной трёхфазных цепях.
10. Изобразите векторные диаграммы напряжений и токов для симмет-
ричной нагрузки при включении её по схемам «звезда» и «треугольник».
Тема: Исследование однофазного трансформатора
Цель работы: ознакомиться с устройством и принципом работы однофазного трансформатора, получить навыки исследования работы однофазных
трансформаторов.
1. Провести опыт холостого хода исследуемого однофазного транс-
форматора.
2. Осуществить режим нагрузки однофазного трансформатора путём
включения во вторичную цепь нагрузочных сопротивлений различных номиналов.
Контрольные вопросы
ебителя электроэнергии.
тношения для полной, активной и реактив-
Задание по работе
Лабораторная работа 10
75
3. Провести опыт короткого замыкания однофазного трансформатора.
4. На основании полученных экспериментальных данных произвести
определение основных параметров трансформатора и построить его рабочую
характеристику.
Основные характеристики исследуемого трансформатора
Трансформатор выполнен на кольцевом ленточном магнитопроводе с
площадью поперечного сечения S = 1,6·10
w = 742 витка, её рабочее напряжение U
обмотки I
= 25 мА, коэффициент мощности короткого замыкания cosϕк = 0,5,
1ном
коэффициент мощности холостого хода cosϕ
–4 м2
; первичная обмотка содержит
= 40 В; номинальный ток первичной
1
= 0,1.
x
1. Ознакомиться с измерительными приборами и оборудованием лабо-
раторного стенда, занести в отчёт по лабораторной работе технические характеристики исследуемого трансформатора.
2. Провести опыт холостого хода трансформатора:
a)
собрать схему, показанную на рис. П21;
E
б) определить ток холостого хода в первичной обмотке I
холостого хода U
первичной обмотке U
в) разобрать схему.
I1x, мА U2x, В U1, В U1к, В I2x = I
Порядок выполнения работы
A
V
1
Тр
V
2
Рис. П21
, напряжение
1х
на вторичной обмотке, напряжение холостого хода на
2х
, данные занести в табл. П18;
1
Таблица П18
Измерения
, мА
2ном
76
3. Провести опыт короткого замыкания трансформатора:
а) собрать схему, показанную на рис. П22;
б) медленно вращая регулятор R
показывал ток, равный номинальному току I
ра А
, данные занести в табл. П18;
2
, добиться того, чтобы амперметр А1
доп
, снять показания ампермет-
1ном
в) разобрать схему.
R Rдоп
Тр
Е
V
1
А
2
A1
Рис. П22
4. Провести опыт нагрузки однофазного трансформатора:
а) измерить значения сопротивлений R
, Rн2, Rн3, Rн4, Rн5;
н1
б) собрать схему, показанную на рис. П19;
в) подключая к вторичной обмотке трансформатора поочерёдно нагрузочные резисторы R
и амперметров А
, Rн2, Rн3, Rн4, Rн5, определить показания вольтметра V2
н1
и А2. Данные занести в табл. П20;
1
г) разобрать схему.
Тр
A
1
E
V
Рис. П23
А
2
R
1
н1
Таблица П19
Измерения Вычисления
Нагрузка Rн, Ом U2н, В I1н, мА I2н, мА
β η
S, В⋅А
Rн1
Rн2
Rн3
Rн4
Rн5
77
5. По результатам опыта холостого хода определить:
=
=
а) коэффициент трансформации и число витков вторичной обмотки;
б) активную мощность потерь холостого хода и магнитные потери
мощности в магнитопроводе
Pм = Pх = U
I
cosϕх;
1
1х
в) амплитудные значения магнитного потока и магнитной индукции в
сердечнике трансформатора
т
SB
)44,4/(Ф
wfU
;
212x
/Ф
;
тm
г) параметры намагничивающего контура (пренебрегая падением напряжений на R
и Х1 от I0)
1
R =
0
Z =
0
U
1
,
I
1
2
2
;
RZX −=
0
00
P
1
,
2
I
1
д) полученные данные занести в табл. П20.
6. По результатам опыта короткого замыкания определить:
а) активную мощность потерь короткого замыкания и электрические
потери мощности трансформатора
Р
= Рк = U
э
б) номинальный ток вторичной обмотки I
в) параметры схемы замещения
′
+= , Z
2
/ IPRRR =
к
к1к21к
г) максимальный коэффициент нагрузки ;
= U
1к I1к
1к / I1к
cosϕк;
,
2ном
max
= I
=β
;
2к
2
′
+=
P
к21к
x
P
к
д) полученные данные занести в табл. П20.
Таблица П20
Вычисления
2
;
RZXXX −=
к
, Вт
x
2
№
w
, Вб
, Тл
, Ом
, Ом
x
x
= P
Φ
m
P
0
B
R
, Ом
0
0
Z
X
, мА
, Вт
э
2к
, Ом
, Ом
к
= I
= P
к
P
2ном
I
к
R
X
max
, Ом
к
β
Z
78
7. По результатам опыта нагрузки для каждого сопротивления Rн опре-
делить:
а) коэффициент нагрузки
б) полную мощность
в) КПД
=η
cos
S
н
S = U
cos
ϕβ
н
2
β = I
I
2н
+β+ϕβ
2н
PPS
2 / I2ном
;
;
xк
;
г) полученные данные занести в табл. П20.
8. По данным измерений и расчётов построить в единой координат-
ной системе внешнюю
I
ра
1(I2
),
.
)(2Iη
U
) и рабочие характеристики трансформато-
2(I2
Контрольные вопросы
1. Опишите устройство и принцип работы трансформатора.
2.
Какие параметры трансформатора определяются в опыте холостого
хода?
3.
Какие параметры трансформатора определяются в опыте короткого
замыкания?
4.
Какие потери энергии возникают в трансформаторе в процессе пе-
редачи электрической энергии из первичной обмотки во вторичную?
5.
Опишите устройство и принцип работы трёхфазного трансформа-
тора.
6.
Опишите устройство и принцип работы автотрансформатора.
7.
В каких случаях применяется параллельная работа трансформаторов
и какие условия при этом должны быть соблюдены?
8.
В чём заключаются особенности эксплуатации измерительных
трансформаторов?
9.
Каким образом ток нагрузки влияет на напряжение вторичной об-
мотки трансформатора?
10.
Поясните работу нагруженного трансформатора на примере его
схемы замещения.
79
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
МЕНЮ ПРОГРАММЫ MULTISIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
КОМПОНЕНТЫ
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
ПРИБОРЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
МОДЕЛИРОВАНИЕ СХЕМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
ПРИЛОЖЕНИЕ. ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ
НА ЛАБОРАТОРНОМ ОБОРУДОВАНИИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
80