Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирский государственный индустриальный университет»
Кафедра электротехники и электрооборудования
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Часть 2
Лабораторный практикум для студентов,
обучающихся по направлениям подготовки:
140400.62 Электроэнергетика и электротехника;
210100.62 Электроника и наноэлектроника;
220700.62 Автоматизация технологических процессов и производств,
всех форм обучения
Новокузнецк
2013
УДК 621/34(075)
Т 33
Рецензент
кандидат технических наук,
профессор кафедры автоматизированного электропривода
и промышленной электроники СибГИУ
П. Н. Кунинин
Т 33 Теоретические основы электротехники. Часть 2: лаб. практикум. / Сиб. гос. индустр. ун-т; сост. : М.В. Кипервассер, В.С. Князев, Е.С. Кузнецова. – Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ, 2013. – 26 с. : ил.
Содержит описание четырёх лабораторных работ по курсу «Теоретические основы электротехники. Часть 2».
Предназначен для студентов, обучающихся по направлениям подготовки: 140400.62 Электроэнергетика и электротехника; 210100.62 Электроника и наноэлектроника; 220700.62 Автоматизация технологических процессов и производств, всех форм обучения.
Лабораторная работа 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА ПРИ РАЗРЯДКЕ КОНДЕНСАТОРА
Собрать электрическую цепь – рисунок 1.1 (без перемычки П).
Рисунок 1.1 – Цепь для исследования переходных
процессов при разрядке конденсатора
На схеме: QF-3 – выключатель синусоидального напряжения;
ТК – тиристорный коммутатор, имеет два входных (4, 5) и три выходных зажима (1, 2, 3);
С – конденсатор ёмкостью 2 мкФ (на стенде имеет фиксированное значение);
,
L
– параметры вариометра;
R1 – разрядный резистор (R1 = 550700 Ом – на стенде имеет фиксированное значение);
П – перемычка, выключающая вариометр из цепи
разрядки конденсатора;
V – цифровой вольметр;
ЭО – электронный осциллограф.
Включить осциллограф в сеть переменного тока (220В).
Включить питание электроприборов (QF-1).
Установить перемычку П (из цепи разрядки конденсатора вывести катушку). Включить QF-3 и подать на вход тиристорного коммутатора (ТК) синусоидальное напряжение (не более 55В по прибору). Установить ручками осциллографа удобные фиксированные развёртки (регулируемые развёртки отключить!). Зарисовать с экрана осциллографа на кальку кривую напряжения на конденсаторе
при разрядке его на сопротивленияR1
(осциллограмма №1). Записать в таблицу
1.1 величину разрядного сопротивления
Rизм=
R1
(указано на стенде), определить и записать
в таблицу масштаб времени
.
Указания:
1) ручку горизонтальной развёртки
осциллографа “X”
“ВРЕМЯ/ДЕЛ”
– “ПЛАВНО”
установить в крайнее правое положение
(по часовой стрелке до упора –
положение
“”),
записать выбранное значение фиксированной
развёртки осциллографа по горизонтали
или
.
Масштаб времени для осциллограммы
определится (одно деление шкалы
осциллографа – 8 мм):
;
2)
масштаб напряжения для осциллограммы
определится с учётом фиксированной
развёртки по вертикали “Y”
.
Примерный
вид зависимости
показан
на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 – Осциллограмма разрядки ёмкости на сопротивление R
Выключить QF-3. Вместо сопротивления R1 в цепь разрядки конденсатора включить сопротивление R2 (
;R2
= 400550
Ом – на стенде имеет фиксированное
значение). Включить QF-3.
Зарисовать
на кальку кривую напряжения на
конденсаторе
при разрядке его на сопротивлениеR2
(осциллограмма №2). Величину сопротивления
разрядки Rизм
= R2
(указано на стенде), масштаб времени
и масштаб
напряжения
записать в таблицу 1.1.По графикам
(осциллограммы
№1 и №2) определить постоянные времени
цепи разрядки
.
По величине ёмкости конденсатора С на
стенде, вычислить сопротивления цепей
разрядкиRрасч
и сравнить полученные значения с
фактическими – Rизм:
Результаты расчётов для режимов внести в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 – Результаты измерений и расчётов в цепи разрядки конденсатора на сопротивления
|
Сопротивление цепи разрядки |
Результаты измерений |
Результаты расчёта | ||||
|
Rизм, Ом |
С, мкФ |
mt ,
|
mU ,
|
|
Rрасч , Ом | |
|
R1 |
|
|
|
1,25 |
|
|
|
R2 |
|
|
| |||
,
мс
Выключить QF-3. Убрать перемычку П с катушки индуктивности. Установить перемычку П на сопротивление R2 (получаем режим разрядки конденсатора на катушку индуктивности при R2 = 0). Включить QF-3 и наблюдать на экране закон изменения напряжения на конденсаторе при разрядке его на катушку индуктивности. Индуктивность вариометра (поворотом подвижной катушки) установить в одно из крайних положений, когда имеем
.
В этом режиме имеем наименьший период
затухающих колебаний Т
и наибольший коэффициент затухания
переходного процесса. Примерный вид
зависимости
показан на рисунке 1.3.
Зарисовать
на кальку закон изменения напряжения
на конденсаторе при периодическом
(колебательном) разряде конденсатора
(осциллограмма №3). Значения ёмкости С,
разрядного сопротивления Rизм
и выбранный масштаб времени
внести в таблицу 1.2.
Указания: 1) сопротивление цепи разрядки конденсатора равно омическому сопротивлению вариометра Rизм = Rk (Rk = 2850 Ом – указано на вариометре);
2) точное значения ёмкости С указано на стенде.
Рисунок 1.3 – Периодический разряд конденсатора
Таблица 1.2 – Результаты измерений и расчётов параметров
периодического разряда конденсатора
|
Результаты измерений |
Результаты расчёта | |||||||
|
С, мкФ |
Rизм , Ом |
mt,
|
Т , мс |
, |
,
|
0 ,
|
L, мГн |
Rрасч, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По графику
(осциллограмма №3) определить период
затухающих колебаний Т
/ (с
учётом масштаба времени осциллограммы),
частоту затухающих колебаний
,
коэффициент затухания переходного
процесса
(на основе
логарифмического декремента колебаний
осциллограммы), частоту незатухающих
колебаний процесса0,
значение индуктивности вариометра L,
величину
сопротивления цепи разрядки конденсатора
Rрасч
:
Результаты расчета параметров процесса внести в таблицу 1.2.
Выключить QF-3. Не изменяя индуктивность вариометра, включить в цепь разрядки фиксированное сопротивление R2 (убрать перемычку П). Включить QF-3 и зарисовать на кальку закон изменения напряжения на конденсаторе при предельном апериодическом процессе разрядки: сопротивление цепи разрядки будет равно критическому сопротивлению: Rизм = Rкр = R2 + Rк (осциллограмма №4). Примерный вид зависимости
показан на рисунке 1.4. Определить для
осциллограммы №4 значение критического
сопротивления цепи разрядкиRизм,
масштаб времени и масштаб напряжения
(смотри указания к пункту 4). Полученные
значения записать в таблицу 1.3.
Подключив вертикальный вход осциллографа (зажимы “Y”) к разрядному сопротивлению R2, получить на экране осциллографа кривую изменения тока в цепи разрядки
.
Зарисовать зависимость
с экрана на кальку (осциллограмма №5)
– рисунок 1.4. Масштабы времени, напряжения
сохранить (таблица 1.3).
По известным параметрам процесса (значениям ёмкости С конденсатора и индуктивности L вариометра – таблица 1.2) рассчитать и записать в таблицу 1.3 значение критического сопротивления цепи разрядки, определить масштаб тока для осциллограммы:
;
.
Рисунок 1.4 – Осциллограммы предельного апериодического
разряда конденсатора
Таблица 1.3 – Результаты измерений и расчётов при предельном апериодическом разряде конденсатора
|
Результаты измерений |
Результаты расчёта | |||
|
Rизм , Ом |
mt ,
|
mu ,
|
m i ,
|
Rкр , Ом |
|
|
|
1, 25 |
|
|
