Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Волжская государственная академия водного транспорта

Кафедра электротехники и электрооборудования объектов водного транспорта

В.В. Гуляев

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Методические указания для выполнения лабораторных работ для студентов очного заочного обучения специальности 240600 “Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики”

Часть 2

Нижний Новгород

2004

УДК 621.3.01

Г94

В.В. Гуляев

Теоретические основы электротехники (часть 2): Методические указания. – Н.Новгород: Изд-во ГОУ ВПО ВГАВТ, 2004. – 40 с.

Методические указания для выполнения лабораторных работ предназначены для студентов очного и заочного обучения специальности 240600 “Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики”

Рецензент: кафедра “Теоретические основы электротехники” Нижегородского государственного технического университета.

Рекомендовано к изданию кафедрой электротехники и электрооборудования объектов водного транспорта ВГАВТ. Протокол №14 от 30июня 2003г.

С ГОУ ВПО ВГАВТ,2004

Введение

Настоящие методические указания написаны с целью оказания практической помощи при выполнении лабораторных работ по второй части курса ”Теоретические основы электротехники “. Программа работ предусматривает проведение студентами предварительных расчетов электрических цепей, последующее экспериментальное определение их характеристик и параметров с помощью измерительных устройств и наблюдения процессов на экране осциллографа. В лаборатории используется универсальный стенд и набор унифицированных измерительных приборов.

Литература

1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. – М.: Гардарики, 2000.

2. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей. – М.: Энергоиздат, 1989.

3. Нейман Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники. Т.1 – Л.: Энергоиздат, 1981.

4. Теоретические основы электротехники / Под. Ред. П.А. Ионкина. Т.1. – М.: Высшая школа, 1976.

5.Шебес М.Р. Задачник по теории линейных электрических цепей. – М.: Высшая школа, 1992.

6. Гурский Д.А. Вычисления в МathСаd. – Минск: Новое знание, 2003.

Лабораторная работа № 1 Исследование линейных пассивных четырёхполюсников

Цель работы: освоить экспериментальный метод определения коэффициентов линейного пассивного четырёхполюсника.

Общие сведения

Линейный пассивный четырёхполюсник часто служит передаточным звеном между источником электрической энергии и приёмником (рис1.1). При принятых положительных направлениях напряжения Ů₁ и тока İ₁ на входе 11' четырёхполюсника, а также напряжения Ů₂ и тока İ₂ на его выходе 22' справедливы основные уравнения четырёхполюсника:

,

(1.1)

где комплексные коэффициенты, зависящие от схемы внутренних соединений элементов четырёхполюсника, их параметров и частоты синусоидального тока.

Связь между этими коэффициентами определяется уравнением:

.		(1.2)
а
б	в
Рис. 1.1

Если частота синусоидального тока постоянна, коэффициенты конкретного четырёхполюсника являются неизменными величинами, которые можно определить по результатам опытов холостого хода (хх) и короткого замыкания (кз).

При опыте хх комплексное сопротивление приёмника , поэтому вторичный токİ₂ =0, и система (1.1) приобретает вид:

,

(1.3)

откуда:

,	(1.4)
.	(1.5)

Входное комплексное сопротивление четырёхполюсника при холостом ходе:

,

(1.6)

где сдвиг фаз между напряжением и током:

.

(1.7)

Аналогично при опыте кз четырёхполюсника, когда комплексное сопротивление приёмника , вторичное напряжениеŮ₂ =0, и система (1.1) трансформируется следующим образом:

,

(1.8)

откуда:

,	(1.9)
.	(1.10)

Входное комплексное сопротивление четырёхполюсника в этом случае:

,

(1.11)

где сдвиг фаз между напряжением и током:

.

(1.12)

Меняя местами источник электроэнергии и приёмник, можно по результатам опыта кз найти входное сопротивление четырёхполюсника:

,

(1.13)

и сдвиг фаз между напряжением и током:

.

(1.14)

Решая совместную систему уравнений (1.2), (1.6), (1.11), (1.13), получим коэффициенты четырёхполюсника, выраженные через его входные комплексные сопротивления в таком виде:

,	(1.15)
,	(1.16)
,	(1.17)
.	(1.18)

Линейный пассивный четырехполюсник можно представить в виде Т–образной схемы замещения с тремя элементами , соединенными звездой (рис. 1.1 б) или П–образной, с тремя элементами, соединенными треугольником (рис. 1.1 в).

Применение законов Кирхгофа к Т–образной и П–образной схемам и сравнение этих зависимостей с основными уравнениями четырехполюсника, позволяют показать, как определяются сопротивления схем замещения через коэффициенты четырехполюсника:

,	(1.19)
,	(1.20)
,	(1.21)
,	(1.22)
,	(1.23)
.	(1.24)