Лабраб1-7 / Лабраб №2

Лабораторная работа №2.

Исследование режимов работы и методов расчета линейных цепей постоянного тока с двумя источниками питания.

Метод контурных токов (МКТ)

При расчете цени этим методом составляют систему уравнений по второму закону Кирхгофа для всех независимых контуров. Затем полагают» что в каждом независимом контуре «к» протекает свой контурный ток I_kk, условное положительное направление которого совпадает с направлением обхода этого контура. Если ветвь является общей для нескольких контуров, то ток в ней будет равен алгебраической сумме контурных токов, замыкающих эту ветвь. В общем случае система уравнений для цепи, имеющей n независимых контуров имеет следующий вид:

где Е₁₁ Е₂₂ Е₃₃ … Е_nn контурные ЭДС, равные алгебраической сумме ЭДС в соответствующих контурах» причем ЭДС считают положительными, если их условные положительные направления совпадают с направлением обхода контура (контурного тока), и отрицательными, если их направления противоположны; R₁₁ R₂₂ . R₃₃.. R_nn — собственные сопротивления тех же контуров, равные сумме сопротивлений всех резисторов, принадлежащих соответствующему контуру;

R₁₂ R₁₃ R₁₄ …. и так далее — взаимные сопротивления контуров, равные сумме сопротивлений резисторов, принадлежащих одновременно двум контурам номера которых указаны в индексе. При этом взаимные сопротивления надо принимать: а) положительными, если контурные токи в них направлены одинаково; б) отрицательными, если они направлены встречно; в) равными нулю, в) равными нулю, если контуры не имеют общей ветви.

Рис.1.

Число независимых контуров, следовательно, и уравнений, определяют из соотношения n=p-(q — 1), где по-прежнему р — число ветвей, а q — число узлов. Таким образом, МКТ позволяет понизить порядок системы уравнений на (q - 1). После решения системы уравнений относительно контурных токов определяют токи в ветвях, предварительно задав их условные положительные направления

Например, для схемы (рис. 1.), имеющей три независимых контура I, П и III с контурными токами I₃₃ ,I₂₂,I₃₃ в них, система уравнений имеет вид:

Где

Токи в ветвях при указанных на схеме условных положительных направлениях:

Если некоторые токи в ветвях окажутся отрицательными, это означает, что действительные направления токов в них противоположны условно принятым.

Цель работы.

• Закрепление на практике основных методов расчета цепей постоянного тока с несколькими источниками постоянного напряжения.

• Исследование моста постоянного тока с генераторным датчиком.

Технические характеристики измерительного моста (блок 4)

Рисунок 2.1. Схема измерительного моста.

I11, I22, I33 - контурные токи;

I1, I2, I3, I4, I5, I6 – токи ветвей.

Е1=U_ВХ=U_СТ≈16 В (измеряется прибором PV11)

Е2=10 В.

Порядок выполнения лабораторной работы.

1. Изучить схему измерительного моста блока 4 по рисунку 2.1.

2. Методом контурных токов рассчитать величину выходного напряжения моста (на резисторе R24) при значении Э.Д.С. Е1=16В., или при заданном преподавателем.

Система уравнений для расчета контурных токов:

Решив систему уравнений и определив значение контурных токов, определяют значение тока I3 по формуле:

Расчет выходного напряжения моста:

(значение R24 берется из лабораторной работы №1)

3. Для выполнения практической части лабораторной работы собрать схему по рисунку 2.2.

Рисунок 2.2.

4. Перед включением стенда убедится, что все переключатели находятся в начальном положении (выключены).

5. Включить стенд тумблерами QF1, QF2, QF3.

6. При помощи Задатчика выбрать профиль отображения приборов L1.

7. Подключить питание ЛАТРа TV2 (тумблер переключения пределов регулирования напряжения ЛАТРа TV2 SA70 в блоке 10 в положение «100←0В», тумблер SA3 в блоке 3 устанавливается в верхнее положение – включено).

8. Подключить питание измерительного моста тумблер SA7 в блоке 4 (верхнее положение).

9. Напряжение на выходе ЛАТРа TV2 устанавливается таким, чтобы стабилитрон VD8 (блок 4) вошел в режим стабилизации (приблизительно 16В на вольтметре PV11). Рекомендуется устанавливать ЛАТР TV2 в положение «20», не более. Напряжение на выходе ЛАТРа TV2 регулируется двумя переключателями: левый SA71 – с шагом 10В и правый SA72 – с шагом 1÷2В. При этом в данной работе левый переключатель имеет рабочие положения «0», «10», «20», а правый работает во всех положениях 0÷10.

10. Тумблер SA11 в блоке 4 должен находиться в нижнем положении.

11. Снять экспериментальную зависимость U_ВЫХ = f(Е2), ступенчато изменяя ЭДС Е2 от 0В до 10В с шагом 1В (тумблер SA12 в блоке 4). SA13 должен находится в положении 2 (НАГР) Данные измерений по прибору PV21 занести в таблицу 2.1 и построить график.

Таблица 2.1.

Е2, В	UВЫХ(PV21), B
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

1. Выключить стенд.

2. Сопоставить Uвых снятое экспериментально для заданного E1 с расчетным методом контурных токов.

3. Выключить стенд в следующем порядке:

• перевести тумблер SA7 в нижнее положение;

• перевести тумблер SA3 в нижнее положение;

• перевести переключатели ЛАТРа TV2 в начальное положение, для этого левый переключатель SA71 с шагом «10В» в крайнее правое положение «0В» правый переключатель SA72 с шагом «1÷2В» в крайнее левое положение «0В», тумблер SA70 в нижнее положение «100←0В»

• выключить стенд автоматическими выключателями QF1, QF2, QF3 (в нижнее положение);

• переключатель SA12 (Е2) установить в крайнее левое положение «0»

• переключатель SA13 в положение 3 (ХХ);

• убедится, что все остальные переключатели в начальном состоянии.

Вопросы к защите :

1. Поясните сущность МКТ

2. Какой контур называется независимым ?

3. Как определить собственное сопротивление контура?

4. Как определить взаимное сопротивление между двумя контурами ?

5. Как определить контурную ЭДС ?

6. Как определить токи в ветвях цепи если определены контурные токи ?

7. Как учитываются источники тока в МКТ ?