Лабораторная работа № 2 Активный двухполюсник постоянного тока

2.1. Цель работы

Данная работа предназначена для освоения метода эквивалентного генератора (активного двухполюсника), линейных зависимостей токов, напряжений в электрических цепях и принципа компенсации.

2.2. Приобретаемые навыки.

уметь собирать требуемую электрическую схему на лабораторном стенде;

уметь правильно производить подключение (отключение) и соответствующие переключения;

научиться снимать и анализировать основные зависимости, отражающие работу схемы;

научиться строить графики зависимостей и анализировать характеристики;

научиться делать выводы по результатам работы.

2.3. Меры безопасности.

1. Работу под напряжением производить в составе бригады из двух и более человек.

2. Перед началом работы убедиться в надежности заземления лабораторного стенда.

3. В присутствии преподавателя (лаборанта) убедиться в правильности собранной схемы и получить разрешение на подачу питания.

4. При появлении запаха дыма или искрения немедленно обесточить стенд.

Внимание. При поражении электротоком немедленно отключить автомат и поставить переключатель на вводном щите в положение "0", оказать пораженному первую медицинскую помощь.

2.4. Описание лабораторного стенда.

Лабораторная установка состоит из набора резисторов. Для измерения токов,

напряжений и мощности используются три миллиамперметра, два вольтметра и

ваттметр, имеющие несколько пределов измерений. Источник напряжения на

стенде обозначенный как U₃, используется в качестве ЭДС-Е₃

U₂­­ - не используется. Источник напряжения U₁-используется в качестве ЭДС с

переменной величиной, для проверки принципа компенсации. Данное ЭДС

обозначено как E₁ и регулируется переменным резистором R_перем., который

находится рядом с тумблером вкл/выкл. Включение блоков питания

осуществляется тумблером “сеть” и контролируется сигнальной лампочкой. Схемы

соединения элементов приведены на рис.2.1-2.5.Величина ЭДС измеряется,

номиналы резисторов обозначены на стенде .Измеренную величину ЭДС и

номиналы резисторов занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Номер Стенда	E3 B	R1 Oм	R3 Oм	R4 Oм	R5 Oм	R6 Oм

2.5. Предварительное задание.

Каждый студент получает индивидуальное задание в виде схемы с номиналами

электрической цепи лабораторного стенда. Для заданной схемы необходимо

рассчитать параметры активного двухполюсника ( Е_эг ,R_вх ) относительно

резистора R₂, определить величину R₂, при которой в нем определяется

максимальная мощность; Вычислить при этом величины I₂, U₂, P₂; написать

уравнения связи токов I₁ и I₂ и рассчитать коэффициенты этого уравнения.

Варианты лабораторных схем приведены на рис.2.1-2.5.Схемы собираются на

лабораторных стендах согласно полученному варианту заданий. Студенты,

получившие одинаковые варианты, объединяются при выполнении лабораторной

работы в одну бригаду.

2.6. Рабочее задание.

В данной лабораторной работе требуется: собрать схему на лабораторном стенде

в соответствии со схемой расчетного задания, предусмотрев в ней включение

миллиамперметров в ветвях с резисторами R₁, R₂, R₃ и ваттметра в ветви с

резистором R₂;

Рассматривая цепь относительно резистора R₂ как активный двухполюсник,

определить параметры этого двухполюсника по опытам холостого хода и

короткого замыкания (Е_эг= U_хх, R_вх=U_хх/I_кз);

опытным путем найти зависимости I₁(I₂), I₃(I₂), I₂(R₂), P₂(I₂) при изменении R₂ от

0 до  ;

построить графики линейных зависимостей I₁(I₂), I₃(I₂), U₂(I₂);

определить коэффициенты линейных уравнений a, b, c, d (U₂=a+bI₂, I₁=c+dI₂);

построить графики I₂(R₂), P₂(I₂) и нанести на них точки (R₂, I₂,P₂), полученные

при расчете в подготовительном задании;

рассматривая цепь относительно резистора R₂ как активный двухполюсник,

определить параметры этого двухполюсника по двум любым режимам

(R₂=0 и R₂=);

сравнить результаты расчета и опыта;

проверить экспериментально действие метода компенсации (см.табл.2.3.)

2.7.Указания по выполнению эксперимента .

Для опытного определения зависимостей I₁(I₂) , I₃(I₂) , I₂(R₂) , P₂(I₂) необходимо

изменять R₂ от 0 до  дискретно, чтобы значений R₂ было не менее 8-10 так как не

все определяемые зависимости линейны . Полученные значения занести в таб. 2.2 Измерить величину холостого хода « U_хх » и занести полученные значения в таб.2.2.

Таблица 2.2

Измерения	R2, Ом		J1		J2	J3		U2 измерение на R2		P2= J2U2 .
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
Холостой ход Короткое замыкание								Uхх =…. B ------------
Проверка принципа компенсации :
		J1		J2			J3
R2= ……Oм									До опыта
Е1= ……...В									После опыта

Проверим принцип компенсации:

для проверки принципа компенсации измерить ток J₂ и напряжение U₂ на

резисторе R₂. При помощи R_перем. подобрать Е₁ [ЭДС компенсации] так, чтобы

величина Е₁ равнялась падению напряжения U₂ на R₂. Включить в ветвь вместо

резистора R₂ источник питания U₁ так, чтобы ЭДС Е₁ была направлена навстречу

току J₂ и равнялась падению напряжения U₂ .Заполнить таблицу 2.2.

Записав показания миллиамперметров, до [при R₂=….Oм] опыта и после [когда R₂

заменен на E₁=….B] убедиться, что режим в цепи не изменился.

2.8. Указания по обработке результатов измерений и оценке погрешностей.

При обработке результатов необходимо рассчитать относительную

погрешность измерения:

тока в режиме короткого замыкания(I_кз) и напряжения в режиме холостого хода

(U_хх);

тока I₂, напряжения U₂, мощности P₂ при значении R₂=R_вх.

Определение относительной погрешности измерения аналогично изложенному в

описании лабораторной работы N1.

2.9. Указания по оформлению отчета.

Отчет о выполнении лабораторной работы каждый студент оформляет

индивидуально.

Отчет должен содержать:

схему лабораторного стенда с учетом измерительных приборов и номиналов

элементов и источников питания;

результаты расчетных и экспериментальных данных;

расчет требуемых величин по результатам эксперимента;

построение потенциальной диаграммы;

расчет относительных погрешностей измерений.

2.10. Вопросы для подготовки к собеседованию и контролю.

1. Что понимать под активным и пассивным двухполюсником?

2. Как рассчитать параметры активного двухполюсника (Е_эг, R_вх) по двум

произвольным режимам?

3.Как записывается условие передачи максимальной мощности от активного

двухполюсника к пассивному?

4. Каким уравнением связаны к-ой и i-ой ветвей?

5. Как рассчитываются коэффициенты этого уравнения?

6. Как формулируется принцип компенсации?

2.11. Литература.

1. Л.А.Бессонов. Теоретические основы электротехники. -

М.: Высш.школа. 1996,с.49-55, 60-80.

2. Л.Р.Нейман, К.С.Демирчан. Теоретические основы электротехники.

т.1 - Л.: Энергоиздат, 1981, с.239-242.

3. Буев А.Р., Федоров Е.Е .Методические указания к лабораторной работе .

Активный двухполюсник постоянного тока. Йошкар – Ола ,МарГУ ,1996.

4. « Межотраслевые правила по охране труда. » – РД 153–34.0–03.150–00.

2.12. Используемые приборы.

- миллиамперметр;

- вольтметр;

- ваттметр.