Metodichka_EiE_LR

1.4Порядок виконання роботи

1.4.1Вимірювання струмів в гілках

1.4.1.1 Зібрати схему згідно з рисунком 1.8 з номіналами елементів за варіантом, згідно таблиці 1.1.

Рисунок 1.8 – Схема вимірювання струмів в гілках

Компонент резистор знаходиться в групі BASIC родина RESISTOR. Для вимірювання струмів в гілках необхідно до кожної гілки підключити амперметр, який знаходиться в групі INDICATORS, родина AMMETER. Треба дотримуватись напрямків струмів, як вказано на рис. 1.1. Для цього потрібно «+» клему амперметру підключати з того боку, звідки тече струм, а «-» клему амперметру з боку, куди тече струм. Для з’єднання між собою елементів схеми потрібно навести курсор миші на край контакту будь якого

елементу. Курсор матиме вигляд . Після цього натиснути праву кнопку миші, провести лінію до краю контакту наступного елементу схеми так, щоб курсор миші став червоним і натиснути праву кнопку миші. Якщо з’єднання проведено успішно, на робочому полі з’явиться провідник. Коли схема повністю зібрана треба почати симуляцію за допомогою вимикача симуляції у верхньому правому куті вікна програми (Рис 1.2). Провести вимірювання струмів у всіх гілках. Результати записати до табл.1.2.

Таблиця 1.2 — Експериментальні дані вимірювання струмів у гілках

1.4.1.2 Виміряти часткові струми у гілках при дії кожної з ЕРС окремо, дотримуючись напрямків струмів у цих гілках, як вказано на рис.1.1. Струми в гілках досліджуваної електричної схеми формуються завдяки двом джерелам ЕРС. Якщо виміряти часткові струми при дії спочаку одного джерела ЕРС, потім другого і скласти ці значення з урахуванням знаку, то ми отримаємо значення струмів в гілках. Для дослідження часткових струмів зібрати схему згідно з рисунком 1.9 та рисунком 1.10.

Рисунок 1.9 – Схема для вимірювання часткових струмів (при дії Е1)

Рисунок 1.10 — Схема для вимірювання часткових струмів (при дії Е2)

Вимірювання часткових струмів у гілках провести аналогічно п.1.4.1.1. Звернути увагу, що часткові струми при напрямках, вказаних на рис.1.1, можуть мати від’ємні значення. Дані вимірювань з урахуванням знаку виміряної величини занести до табл.1.3.

Таблиця 1.3 — Експериментальні дані вимірювання часткових струмів у гілках

1.4.2 Вимірювання міжвузлових напруг Вимірювання міжвузлових напруг проводиться між вузлами 0, 1, 2, 3,

які позначені на рис.1.1. За базовий вузол приймається 0. Підключати три вольтметри до вузлів 1, 2, 3 таким чином, щоб «-» клему підключити до базового вузла 0, а «+» клему – до вузлів 1, 2, 3 (рис. 1.11). Таким чином виміряти міжвузлові напруги U10 , U20 , U30 . Дані вимірювань з урахування

знаку занести до табл.1.4.

Рисунок 1.11 – Схема для вимірювання міжвузлових напруг

Таблиця 1.4 — Результати вимірювань міжвузлових напруг

1.4.3 Вимірювання напруги холостого ходу У вказаній викладачем гілці кола вилучити резистор та записати

величину його опору Rn (для прикладу це буде резистор R6 ). На місце

відключеного резистора підключити вольтметр та виміряти напругу холостого ходу U xx у розімкненій гілці кола (рис.1.12).

Рисунок 1.12 — Приклад схеми для вимірювання напруги холостого ходу у гілці з резистором R6

1.4.4 Вимірювання струму короткого замикання

У тій же гілці кола, де вилучено резистор R6 , виміряти струм короткого замикання Iкз . Для цього замість вольтметру на місце вилученого резистора підключити амперметр у розімкнену гілку кола (рис.1.13).

1.4.5 Обробка результатів вимірювань 1.4.5.1 Розрахувати повні струми у гілках, використовуючи дані

вимірювань часткових струмів за п. 1.3.1.2. Повні струми розраховуються за методом накладання. Доповнити табл.1.3 результатами розрахунків повних струмів.

1.4.5.2 Розрахувати внутрішній опір еквівалентного генератора за

Рисунок 1.13 — Приклад схеми для вимірювання струму короткого замикання у гілці з резистором R6

1.4.6 Теоретичний розрахунок параметрів кола Теоретичний розрахунок параметрів досліджуваного електричного

кола проводиться методами контурних струмів та міжвузлових напруг, які базуються на складанні та розв’язанні систем алгебраїчних рівнянь.

1.4.6.1 Розрахувати струми в гілках методом контурних струмів. З цією метою скласти систему рівнянь (1.1), у якій визначити власні і взаємні опори та контурні ЕРС (за варіантом, табл. 1.1). Розв’язати систему рівнянь та визначити струми у гілках за отриманими значеннями контурних струмів. Доповнити табл. 1.2 рядком розрахунків за методом контурних струмів.

1.4.6.2 Розрахувати струми в гілках методом міжвузлових напруг, поклавши нульовий вузол за базовий (див. рис. 1.1). З цією метою скласти систему рівнянь (1.2), у якій визначити власні та взаємні провідності та вузлові струми (за варіантом, табл.1.1 ). Розв’язати систему рівнянь та визначити міжвузлові напруги, доповнити табл. 1.4 рядком розрахункових значень. За розрахованими значеннями міжвузлових напруг визначити струми у гілках кола за законом Ома. Доповнити табл. 1.2 рядком розрахунків за методом міжвузлових напруг.

1.4.7 Порівняння експериментальних та теоретичних результатів 1.4.7.1 За даними табл. 1.2 порівняти експериментальні значення

струмів з даними теоретичних розрахунків, пояснити розбіжність між теоретичними та експериментальними даними.

1.4.7.2 Для заданого викладачем вузла перевірити виконання першого закону Кірхгофа за експериментальними значеннями струмів (табл. 1.2).

1.4.7.3Порівняти результати розрахунків двома теоретичними методами: контурних струмів та міжвузлових напруг. Пояснити причини розбіжності між даними, якщо вони є.

1.4.7.4Порівняти експериментальні дані вимірювань струмів за табл. 1.2 та результат їх розрахунку за методом накладання (табл. 1.3), пояснити розбіжність між цими даними.

1.4.7.5За даними табл. 1.4 порівняти експериментальні значення міжвузлових напруг з даними теоретичних розрахунків, пояснити розбіжність між теоретичними та експериментальними даними.

1.4.7.6Порівняти значення струму у заданій гілці кола, розрахованого за методом еквівалентного генератора (1.1), зі значенням цього ж струму у табл.1.2.

1.5Зміст звіту

Звіт має містити:

—назву роботи;

—мету роботи;

—схему електричну принципову досліджуваного кола з позначеними напрямками струмів у гілках, контурних струмів та вузлів;

—дані варіанта параметрів досліджуваного кола з табл.1.1.;

—результати вимірювань за пп.1.4.2 - 1.4.4;

—дані обробки результатів вимірювань за п.1.4.5;

—дані теоретичних розрахунків за п.1.4.6;

—висновки за п.1.4.7.

1.6Контрольні запитання та завдання

1.Дати визначення ЕРС, напруги, падіння напруги, струму.

2.Записати закон Ома для пасивної та активної ділянки кола.

3.Сформулювати перший та другий закони Кірхгофа. Викласти порядок розрахунку кола методом законів Кірхгофа.

4.У чому суть принципу накладання та розрахунку кола методом накладання?

5.Викласти сутність методу контурних струмів та методу міжвузлових

напруг.

6.Викласти порядок розрахунку кола методом еквівалентного генератора.

7.Як визначаються власний та міжконтурний опір?

8.Як визначається вузлова та міжвузлова провідність?

9.За якими критеріями визначається оптимальний метод розрахунку електричного кола?

10. Проаналізувати задане викладачем електричне коло, застосовуючи запропонований метод аналізу.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 ДОСЛІДЖЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ЛІНІЙНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ

ЗМІННОГО СТРУМУ

2.1 Мета роботи Теоретичне та експериментальне визначення параметрів пасивних

елементів електричних кіл змінного струму. Розрахунок кіл змінного струму при послідовному та паралельному з’єднанні резистора з котушкою індуктивності або конденсатором. Порівняння результатів вимірювань з розрахунковими даними.

2.2 Підготовка до виконання роботи Під час підготовки до лабораторної роботи необхідно опрацювати

теоретичний матеріал з розділу „Лінійні електричні кола змінного струму‖, ознайомитися зі змістом лабораторної роботи та підготувати бланк звіту.

2.2.1 У роботі досліджуються пасивні елементи (резистор, котушка індуктивності, конденсатор без втрат), які ввімкнені у коло змінного струму (рис.2.1). Елемент R є активним елементом, L і C – реактивні елементи. Комплексний опір реактивного елементу визначається як

–кут зсуву фаз.

Уколі змінного струму резистор характеризується активним опором R

Рисунок 2.1 — Пасивні елементи в колі змінного струму

Модуль комплексного опору (або повний опір) котушки індуктивності визначається так:

модуль комплексної провідності (або повна провідність):

модуль комплексної провідності (або повна провідність):

C

втрат.

У даній лабораторній роботі застосовується символічний метод опису величин струму, напруги та опору як комплексних функцій. Наприклад, струм синусоїдальної форми i t I m sin t i подається у комплексній

формі як комплексна функція діючої величини струму I I e j i , де приймається, що i 0 .

Падіння напруги на пасивних елементах кола (резисторі, котушці індуктивності, конденсаторі) при дії синусоїдального струму та заданих параметрах елементів визначається за законом Ома. Комплексні значення діючих напруг на досліджуваних пасивних елементах визначаються так:

2.2.2 У роботі досліджується послідовне з’єднання резистора з котушкою індуктивності або конденсатором (рис.2.2).

Рисунок 2.2 — Послідовні RL та RC - кола