Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теоретические основы электротехники. Лабораторный практикум
.pdf
33. Для расчета каких цепей может быть использован метод наложения?
нелинейных цепей
1)
2) линейных цепей
3) любых цепей постоянного тока
4) любых цепей переменного тока
34. Что такое частичный ток ветви?
ток в любой ветви цепи
1)
2) ток в ветви при действии всех ЭДС электрической цепи
3) ток в ветви при действии только одной ЭДС
4) часть общего тока, протекающего в данной ветви
35. Сколько частичных токов должно быть определено при расчете следующей электрической схемы?
1) три
2) один
3) два
4) другой ответ
36. Когда частичный ток считается положительным?
1)
направление частичного тока совпадает с направлением ЭДС
2) направление частичного тока противоположно направлению
току
3) направление частичного тока совпадает с направлением дру-
гого частичного тока
4) направление частичного тока совпадает с направлением тока
Библиографический список
1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические
цепи. – М.: Гардарики, 2009. – 638 с.
2. Электротехника и ТОЭ в примерах и задачах / В.А. Прянишников и др. –
Корона принт, 2001 – 234 с.
31
j
Z
ϕ
ϕ
ϕ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ
ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ
ДВУХПОЛЮСНИКОВ
Краткое содержание работы
Определить эквивалентные параметры пассивных двухполюсни-
ков двумя способами:
1) на основании измерений, выполненных вольтметром и фазометром;
2) по методу трех вольтметров.
По экспериментальным данным построить векторные диаграммы
напряжения и тока пассивных двухполюсников.
Основные положения теории
Пассивным двухполюсником называется электрическая цепь,
имеющая два вывода и не содержащая источников электрической
энергии. На рис. 2.1 двухполюсник изображен в виде прямоугольника. На рис. 2.2 приведена его векторная диаграмма.
Рис. 2.1 Рис. 2.2
На основании закона Ома имеем:
U
==⋅
Ze
,
(2.1)
I
ϕ – угол сдвига по фазе между током и напряжением.
где
Из (2.1)
следует, что сопротивление двухполюсника произвольно-
го вида всегда можно представить состоящим из активного сопротивления
32
R и реактивного X:
cos sin .ZrjXZ jZ=+ =
+
(2.2)
Z
Z
Активное сопротивление R и реактивное сопротивление X называются эквивалентными параметрами последовательной схемы замещения реактивного двухполюсника.
Величину
Z называют комплексным полным сопротивлением. Его
числовое значение называют также полным сопротивлением двухполюсника и обозначают буквой
Z:
ZrX== +
22
(2.3)
.
Комплексную величину, обратную комплексному полному сопротивлению, называют комплексной полной проводимостью двухполюсника:
1
.Y
=
(2.4)
Ее также можно разложить на вещественную и мнимую части:
.Ygjb=− (2.5)
При этом:
Активная проводимость
r
g
=
rX
22
;
b
+
g и реактивная b называются эквивалент-
X
=
22
rX
+
.
(2.6)
ными параметрами параллельной схемы замещения реактивного
двухполюсника.
Модуль комплексной полной проводимости или, что то же самое,
полную проводимость двухполюсника обозначают буквой
22
(2.7)
.Yy g b== +
y:
Реактивное сопротивление (при
тушку с индуктивностью
L = X/ω, а реактивную проводимость (при
X > 0) можно представить как ка-
b > 0) как конденсатор емкостью C = b/ω, как на рис. 2.3.
Рис. 2.3
33
При отрицательных значениях X и b будем иметь схемы замещения двухполюсника, показанные на рис. 2.4.
Рис. 2.4
Описание лабораторной установки
Лабораторная установка содержит генератор синусоидального напряжения, вольтметр, фазометр и панель с элементами электрической цепи. На панели имеются двухполюсники, обозначенные бук-
Z
вами
, ZB, параметры которых определяются в работе, а также ре-
A
зисторы и группы соединенных друг с другом штепсельных гнезд,
применяемых в качестве узлов электрической цепи.
Домашняя подготовка к работе
Ответить на вопросы:
U
1) В схеме (рис. 2.5) известны показания приборов:
U
= 2 В, ϕ = –30° . Сопротивление измерительного резистора ru =
2
= 2 Ом. Показать, что параметры двухполюсника
X
= 11 Ом,
= 7,5 Ом. Построить векторную диаграмму напряжений и
A
Z
A
= 15 В,
1
равны: rA =
тока в цепи.
34
Рис. 2.5
2) На рис. 2.6 приведена схема для измерения сопротивлений по
методу трех вольтметров. Показания приборов были следующие:
U
= 9 В, U2 = 5 В, U3 = 5 В, ru = 100 Ом. Определить параметры rA и XA
1
Z
последовательной схемы замещения двухполюсника
. Можно ли по
A
показаниям трех вольтметров в указанной схеме однозначно опреде-
X
лить характер (индуктивный или емкостный) сопротивления
?
A
Рис. 2.6
3) Написать формулы перехода от параметров параллельной схемы замещения пассивного двухполюсника
довательной схемы замещения
r и X.
g и b к параметрам после-
Программа эксперимента
1) Собрать схему для определения эквивалентных параметров ре-
Z
активного двухполюсника
(рис. 2.5). Напряжения
U
ром. Измеренные данные:
вместо двухполюсника
U
, U2 и фазовый сдвиг ϕ. Измеренные данные U1, U2 и ϕ занести
1
по методу вольтметра и фазометра
A
и U2 измерять по очереди одним вольтмет-
1
U
, U2 и ϕ занести в табл. 2.1. Подключить
1
Z
двухполюсник ZB. Измерить напряжения
A
в табл. 2.1.
2) Собрать схему для определения эквивалентных параметров ре-
Z
активного двухполюсника
U
Напряжения
, U2 U3 измерять по очереди одним вольтметром. Из-
1
по методу трех вольтметров (рис. 2.6)
A
меренные данные занести в табл. 2.2.
3) Повысить частоту генератора в 3 раза. Измерить величину на-
U
пряжения на дополнительном сопротивлении
. Измеренную вели-
2
чину занести в табл. 2.2.
4) По результатам измерений пунктов 1 и 2 рассчитать активные и
Z
реактивные составляющие сопротивлений
и Zb. Для обоих мето-
A
дов измерений полученные результаты занести в табл. 2.1 и 2.2 и
сравнить между собой.
35
ϕ
p
ϕ
Таблица 2.1
Измеренные величины Рассчитанные величины
U1, B U2, B
Z
A
Z
b
Измеренные величины Рассчитанные величины
U1, B U2, B U3, B I, A U3A, B U
Z
)
A(f1
Z
)
A(f2
Z
)
b(f1
Z
)
b(f2
0
I, A Z, Ом R, Ом X, Ом
, B R, Ом X, Ом
3
Методические указания
1) Расчет эквивалентных параметров пассивных двухполюсников
по методу вольтметра и фазометра рекомендуется производить следующим образом:
U
2
а) определить ток в цепи по формуле:
I
;
=
r
и
б) определить эквивалентное сопротивление всей цепи по форму-
U
2
ле
I
;
=
r
и
в) определить активную и реактивную составляющие сопротивле-
ния всей цепи по формуле (2.2);
г) определить активное сопротивление исследуемого двухполюс-
cosIZ r=
−
ника по формуле:
эи
.
2) Расчет эквивалентных параметров пассивных двухполюсников
по методу трех вольтметров рекомендуется производить следующим
образом:
U
2
а) определить ток в цепи по формуле
I
;
=
r
и
б) решить систему двух уравнений с двумя неизвестными, состав-
ленную на основании векторной диаграммы (рис. 2.7):
2
UU U U
++=
()
21
36
Ap
222
UUU
+=
Ap
22
,
;
3
A
R
Рис. 2.7
в) определить параметры исследуемого двухполюсника по фор-
мулам:
U
R
=
I
U
p
X
;
.
=
I
г) расчет эквивалентных параметров пассивных двухполюсников
может быть выполнен также из следующей системы уравнений, составленной на основании закона Ома:
U
2
U
3
3
I
=+
I
2
=+ +
()
22
RX
;
2
rX
и
2
.
д) характер реактивной составляющей определить на основании
изменения значения
3) При расчетах
X
при изменении частоты.
q и b рекомендуется использовать программу
«Комплексная арифметика».
Указания к отчету
Отчет должен содержать:
1) Материалы раздела «Домашняя подготовка к работе»;
2) Схемы эксперимента и результаты измерений и расчетов в ла-
боратории;
3) Схемы замещения двухполюсника с рассчитанными эквива-
лентными параметрами;
4) Векторные диаграммы исследуемых двухполюсников;
5) Схему лабораторной работы в EWB с соответствующими пара-
метрами и показаниями приборов.
37
X
X
Z
Z
Z
Z
Контрольные вопросы к зачету
1. Что такое пассивный двухполюсник?
2. Привести примеры реальных электрических устройств, которые
можно рассматривать как двухполюсники.
3. Что такое эквивалентные параметры двухполюсника?
4. На основании каких измерений можно определить эквивалент-
ные параметры двухполюсника?
5. Написать формулы перехода от параметров последовательной
схемы замещения пассивного двухполюсника
параллельной схемы замещения
q и b.
r
и X
пар
к параметрам
пар
6. Написать формулы перехода от параметров параллельной схемы замещения двухполюсника
последовательной схемы замещения
q и b, а также r
r
и X
пос
пос
и X
пар
к параметрам
пар
.
7. Привести схемы замещения пассивного двухполюсника.
8. Каким образом можно вычислить активную мощность, потребляемую в любом двухполюснике?
9. Что такое реактивная мощность двухполюсника и как можно ее
вычислить?
10. Записать закон Ома для любого пассивного двухполюсника
через действующие значения тока и напряжения и эквивалентные
параметры двухполюсника.
11. Чему равно реактивное сопротивление в цепи переменного тока с последовательным соединением
XZr=−
1)
2)
C
C
3)
22
rZ=+
4)
X
R, C?
1
== +
C
C
ω
= Cω
C
22
Zr
12. По какой формуле можно определить величину общего сопротивления электрической цепи переменного тока с последовательным
,
соединением
1)
общ kL
2)
общ kL
38
rX
, r?
kL
222
RXR=++
22
RX R=++
3)
4)
общ
общ
22
RX R=+ +
()
)
L
RR X=++
kL
22
f
13. Какое из приведенных выражений для электрической цепи синусоидального тока, состоящей из последовательно соединенных
, , rL C
элементов
1)
X
=
C
2
2)
ZRXX=++
, содержит ошибку?
1
3)
C
π
2
()
LC
2
4)
XfC=π
L
ZRXX=+−
2
,
2
()
LC
2
Библиографический список
1. Теоретические основы электротехники. – Т. 1 / Под ред. П.А. Ионкина. –
М.: Высшая школа, 1976.
2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические
цепи: Учеб. – М.: Гардарики, 2009. – 638 с.
39
ϕ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3
ИЗМЕРЕНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
Краткое содержание работы
В работе на основании измерений определяются комплексные
потенциалы в разветвленной цепи. По экспериментальным данным строятся топографические и векторные диаграммы напряжений и токов. Проводится исследование соотношений между токами и напряжениями в цепи, содержащей различные соединения
элементов.
Основные положения теории
Потенциал каждой точки а, б, в, г, д в цепи переменного тока оп-
ϕа–ϕ
ределяется комплексной величиной
. Распределение потенциа-
д
лов в такой цепи может быть представлено в виде графикадиаграммы на комплексной плоскости. Потенциальную диаграмму
на комплексной плоскости называют топографической диаграммой.
Разность потенциалов между двумя произвольными точками
может быть представлена вектором, соединяющим точки
а и б
а и б на
топографической диаграмме. В силу правила вычитания векторов
положительное направление результирующего вектора всегда обращено в сторону уменьшаемого:
U =ϕ−
аб а б
,
(3.1)
тогда как на схеме условно-положительное направление напряжения
отмечают стрелкой, направленной от точки
а к б. На потенциальной
диаграмме направление только вектора ЭДС совпадает с условноположительным направлением ЭДС в схеме. На рис. 3.1 изображена
схема, а на рис. 3.2 потенциальная диаграмма для этой схемы, построенная для случая, когда потенциал точки
д принят равным нулю.
Для построения топографической диаграммы необходимо рассчитать или определить экспериментально комплексные потенциалы
всех точек схемы. При построении качественных векторных диаграмм на комплексной плоскости, а иногда и при расчете цепей синусоидального тока фаза любой из величин может быть принята
произвольной (например, равной нулю), а фазы всех других величин
в процессе расчета или построения будут зависеть от выбранной.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]