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

по курсу “ Теоретические основы электротехники”

для направлений подготовки “Электроэнергетика и электротехника”

и “Электроника и наноэлектроника” всех форм обучения

Новокузнецк

2012

УДК 621/34(075)

Т

Рецензент

Кандидат технических наук,

профессор кафедры автоматизированного электропривода

и промышленной электроники СибГИУ

П. Н. Кунинин

Т Теоретические основы электротехники. Часть 2. Лабораторный практикум. /Сиб. гос. индустр. ун-т; сост.: М.В. Кипервассер, В.С. Князев, Е.С. Кузнецова: – Новокузнецк: СибГИУ, 2012. – 25 с., ил.

Содержит описание четырёх лабораторных работ по курсу «Теоретические основы электротехники, ч.2».

Практикум предназначен для студентов всех форм обучения направления подготовки «Электроэнергетика и электротехника» (140400) – профили подготовки «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений», «Электропривод и автоматика», «Электромеханика» и направления подготовки «Электроника и наноэлектроника» (210200) – профиль подготовки «Промышленная электроника»).

Лабораторная работа 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА ПРИ РАЗРЯДКЕ КОНДЕНСАТОРА

1. 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 зажима (4, 5) и три выходных зажима (1, 2, 3);

С – конденсатор ёмкостью  2 мкФ;

, L – параметры вариометра;

R₁ – разрядный резистор (R₁ = 550700 Ом – на стенде имеет фиксированное значение);

П – перемычка, выключающая вариометр из цепи

разрядки конденсатора;

ЭО – электронный осциллограф.

2. Включить осциллограф в сеть переменного тока (220В) и дать ему прогреться ( 20 мин).

3. Установить перемычку П. Включить QF-3 и подать на вход тиристорного коммутатора (ТК) синусоидальное напряжение ( 55В). Установить ручками осциллографа удобные фиксированные развёртки (регулируемые развёртки отключить!). Наблюдать на экране осциллографа кривую напряжения на конденсаторе при разрядке его на сопротивления R₁. Зарисовать с экрана осциллографа на кальку закон изменения напряжения на конденсаторе (осциллограмма №1). Записать в таблицу 1.1 величину сопротивления разрядкиR_изм= R₁ (указано на стенде) и масштаб развёртки во 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 по горизонтали . Масштаб времени для осциллограммы определится (одно деление шкалы осциллографа – 8 мм):;

2) масштаб напряжения для осциллограммы определится аналогично с учётом фиксированной развёртки по вертикали “Y” .

Примерный вид зависимости показан на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Разряд конденсатора на сопротивление

4. Выключить QF-3. Вместо сопротивления R₁ в цепь разрядки конденсатора включить сопротивление R₂ (;R₂ = 400550 Ом – на стенде имеет фиксированное значение). Включить выключатель QF-3 и наблюдать на экране кривую напряжения на конденсаторе при разрядке его на сопротивление R₂. Зарисовать на кальку закон изменения напряжения на конденсаторе (осциллограмма №2). Величину сопротивления разрядкиR_изм = R₂ (указано на стенде), масштабы времени и напряжения записать в таблицу 1.1.

5. По графикам зависимостей (осциллограммы №1 и №2) определить постоянные времени цепи разрядки . По точному значению ёмкости конденсатора С (указано на стенде), вычислить сопротивления цепей разрядкиR_расч и сравнить с фактическими (R_изм):

Результаты расчёта для режимов внести в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 – Результаты измерений и вычислений в цепи

разрядки конденсатора на сопротивление

Сопротивление цепи разрядки	Результаты измерений				Результаты расчёта
	Rизм, Ом	С, мкФ	mt ,	mU ,	, мс	Rрасч , Ом
R1				1,25
R2

6. 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 кривую переходного напряжения на конденсаторе при разрядке его на катушку индуктивности. Индуктивность вариометра (поворотом подвижной катушки) установить в одно из крайних положений, когда имеем . При этом положении будет наименьший период затухающих колебаний Т ^ и наибольший коэффициент затухания  периодического переходного процесса. Примерный вид зависимости показан на рисунке 1.3.

Зарисовать на кальку закон изменения напряжения на конденсаторе при периодическом (колебательном) разряде – осциллограмма №3. Значения ёмкости С, разрядного сопротивления R_изм и выбранный масштаб времени внести в таблицу 1.2.

Указания: 1) сопротивление цепи разрядки конденсатора равно омическому сопротивлению вариометра R_изм = R_k (R_k = 2850 Ом – указано на вариометре);

2) точное значения ёмкости С указано на стенде.

Рисунок 1.3 – Периодический разряд конденсатора

Таблица 1.2 – Результаты измерений и расчёта параметров

периодического разряда конденсатора

Результаты измерений			Результаты расчёта
С, мкФ	Rизм , Ом	mt,	Т , мс	 ,	,	0 ,	L, мГн	Rрасч, Ом

7. По графику зависимости (осциллограмма №3) определить период затухающих колебаний Т^/ (с учётом масштаба времени осциллограммы), частоту затухающих колебаний  ^, коэффициент затухания переходного процесса  (на основе логарифмического декремента колебанийосциллограммы), частоту незатухающих колебаний процесса₀, значение индуктивности вариометра L, величину сопротивления цепи разрядки конденсатора R_расч :

Результаты расчета параметров процесса внести в таблицу 1.2.

8. Выключить QF-3. Не изменяя индуктивность вариометра, включить в цепь разрядки фиксированное сопротивление R₂ (убрать перемычку П). Включить QF-3 и наблюдать на экране закон изменения напряжения на конденсаторе при предельном апериодическом процессе разрядки: сопротивление цепи разрядки будет равно критическому сопротивлению цепи: R_изм = R_кр = R₂ + R_к. Зарисовать на кальку осциллограмму напряжения на конденсаторе при предельном апериодическом разряде конденсатора (осциллограмма №4). Примерный вид зависимости показан на рисунке 1.4. Определить для осциллограммы №4 значение сопротивления цепи разрядкиR_изм, масштабы времени и напряжения (см. указания к пункту 3). Полученные значения записать в таблицу 1.3.

9. Подключив вертикальный вход осциллографа (зажимы “Y”) к разрядному сопротивлению R₂, получить на экране осциллографа кривую изменения тока в цепи разрядки . Зарисовать зависимостьс экрана на кальку (осциллограмма №5) – рисунок 1.4. Масштабы времени и напряжения процесса сохранить (таблица 1.3).

По известным параметрам процесса разрядки, величинам ёмкости конденсатора С и индуктивности L вариометра (таблица 1.2) рассчитать значения масштаба тока для осциллограммы №5, критическое сопротивление цепи и сравнить его с фактическим значением:

; .

Рисунок 1.4 – Осциллограммы предельного апериодического

разряда конденсатора

Таблица 1.3 – Результаты измерений и расчёта при предельном апериодическом разряде конденсатора

Результаты измерений			Результаты расчёта
Rизм , Ом	mt ,	mu ,	m i ,	Rкр , Ом
		1, 25