2курсТОЭ / Лаб_20emf

Лабораторная работа № 11 Исследование линейной электрической

Введение

Общие указания и правила выполнения лабораторных работ

Выполнение лабораторных работ – важная часть учебного процесса, преследующая цель более глубокого усвоения теоретических положений изучаемой дисциплины и приобретения навыков исследовательской работы.

Перед началом лабораторных работ студенты должны изучить правила и технику безопасности работы в лаборатории.

Для успешного проведения лабораторных занятий каждая лабораторная работа выполняется бригадой в составе 2–3 человека. Бригада обязана проделать все лабораторные работы, предусмотренные учебным планом кафедры.

До начала очередной лабораторной работы студент должен ознакомиться с соответствующими указаниями и рекомендованной литературой. Перед выполнением работы необходимо иметь заранее заготовленную форму про-

токола измерений.

Прежде чем приступить к выполнению работы, студент должен твердо знать теоретический материал темы, к которой принадлежит данная работа, ясно представлять поставленную в работе задачу, способы ее разрешения и ожидаемые результаты.

Вся экспериментальная часть работы выполняется в полном объеме и той последовательности, как это предусмотрено данными методическими рекомендациями, под наблюдением преподавателя.

Правильность и надежность получаемых экспериментальных результатов зависит от соответствия электрической цепи схеме замещения из протокола измерений.

Если составляются сложные схемы, следует придерживаться определенного порядка: сначала соединяются последовательно цепи всех приборов с соответствующей аппаратурой, а затем – все параллельные цепи приборов и аппаратура, относящаяся к ним. При соединении элементов цепи и измерительных приборов рекомендуется подключать к клеммам не более двух проводников. Соединяя элемента цепи, следует обратить внимание на правильное включение генераторных зажимов приборов (фазометра, ваттметра). В работах на постоянном токе, необходимо следить за правильным включением приборов, поскольку показания их зависят от направления тока.

Приступая к работе, нужно наметить порядок проведения отдельных операций и измерений, придерживаться установленного порядка в продолжение всей работы. Во всех случаях, когда возникает сомнение в правильности полученных результатов измерений, необходимо их повторить.

Обращение с приборами и оборудованием требует большой осторожности и внимательности. Включать напряжение для выполнения опыта можно только после проверки схемы преподавателем или лаборантом.

4

Составление протокола измерений

Протокол измерений должен вестись с особой тщательностью, так как он является единственным документом, остающимся в распоряжении экспериментаторов. В протоколе должны отмечаться содержание соответствующего пункта лабораторной работы по программе, электрическая схема, по которой производились измерения.

Запись измерений необходимо вести карандашом в таблицах, указывая в заголовках граф таблиц наименование измеряемых величин и единицы измерения.

Ошибочные записи, промахи и сомнительные наблюдения зачеркиваются, но так, чтобы зачеркнутое можно было разобрать.

Если проведение опыта требует выполнения предварительных расчетов, то в протоколе должны быть указаны формулы, по которым они производились и числовые значения, подставленные в формулы.

Рекомендуется после выполнения каждого пункта работы производить, хотя бы ориентировочно, требуемые программой расчеты и построения. Это дает возможность установить правильность проведения опыта.

Результаты измерений предъявляются для просмотра преподавателю до разборки схемы исследуемой цепи, затем обводятся чернилами.

Если результаты наблюдений оказываются неудовлетворительными, то опыт необходимо повторить. Удовлетворительные результаты подписываются преподавателем.

Составление отчета

На основании протокола измерений составляется отчет о работе, который включает все данные, занесенные в протокол наблюдений, а также все необходимые вычисления и построения.

Отчет по выполненной работе составляется по соответствующей форме, приведенной в каждой работе.

Представляя результаты в графической форме, следует пользоваться масштабами, которые давали бы возможность легко пользоваться графиком. Рекомендуется применять шкалы, масштаб которых выражается числами 1, 2 или 5, умноженными на 10n, где n – целое число. Координатные оси должны быть обозначены с указанием единиц измерения. Пример оформления графика представлен на рис. 1.

На графиках экспериментальных зависимостей обязательно должны быть отмечены точки кривой, полученные в результате эксперимента. На расчетных кривых точки не ставятся (пунктирные линии на рис. 1).

Если на одном поле графика требуется нанести несколько кривых, причем размерность величин, откладываемых по оси ординат, различная, то для каждой величиныдолжнабытьданашкаласусловнымобозначениемвеличины(рис. 1).

5

Рис. 1 Векторные и круговые диаграммы должны быть построены в масштабе с

указанием его на диаграмме. Масштаб на векторных и круговых диаграммах обозначается указанием масштабного коэффициента. Например, на диаграмме напряжений соответствует 5 В, то следует писать mU =5 В/см. Если на

диаграмме токов отрезку 1 см соответствует 0,1 A, то следует писать mI = 0,1 A/см.

Отчет представляется преподавателю к следующему лабораторному занятию отдельно каждым студентом. Без сдачи отчета студент не допускается к выполнению очередной работы.

Кроме того, вместе с отчетами каждая бригада представляет протокол измерений, подписанный ранее преподавателем.

6

Лабораторная работа № 1 Измерения приборами лабораторного стенда ТЭЦ-НР

Целью работы является измерение тока, напряжения и мощности приборами лабораторного стенда ТЭЦ-НР – настольный ручной (ТОЭ); экспериментальная проверка эквивалентных преобразований пассивных двухполюсников.

1. Общие сведения

Электрический ток, напряжение и мощность являются основными физическими величинами, характеризующими электромагнитные процессы в электрической цепи.

Напряжение на участке электрической цепи измеряется вольтметром, включенным между двумя точками цепи параллельно этому участку.

Ток цепи измеряется амперметром, включенным последовательно с цепью. Мощность измеряется ваттметром. Токовая цепь ваттметра включается последовательно с цепью, а цепь напряжения ваттметра – параллельно. Схема включения вольтметра V , амперметра Аи ваттметра W показана на рис. 1.1.

Рис. 1.1

Ток и напряжение на участке электрической цепи с резистивным элементом R связаны законом Ома: I =UR . Мощность P = I 2 R .

2. Содержание и порядок выполнения работы

Лабораторная работа состоит из двух частей.

Измерения в цепи постоянного тока

В первой части работы измерительными приборами из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ постоянного тока выполняют измерения в цепи постоянного тока.

•Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1 протокола измерений.

• Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивления R1 =47 Ом; R2 =68 Ом. Занести величины сопротивлений в табл. 1 протокола измерений.

•Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

•Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ.

7

•Включить тумблер SA1 источника UZ1.

•Приборами МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ постоянного тока измерить э. д. с. Е, напряжения U1 и U2 , ток I . Измеренные величины занести в табл. 1.

•Выключить тумблер SA1 источника UZ1.

•Выполнить указанные в протоколе измерений расчеты.

•Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 2.

• Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивления R1 =100 Ом; R2 =150 Ом. Занести величины сопротивлений в табл. 2.

•Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

•Включить тумблер SA3 источника UZ4.

•Установить регулятором напряжения блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ UZ4 величину E =5…7 В.

•Приборами МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ постоянного тока измерить э. д. с. Е, токи I , I1 и I2 . Измеренные величины занести в табл. 2.

•Выключить тумблер SA3 источника UZ4.

•Выполнить указанные в протоколе измерений расчеты.

Измерения в цепи синусоидального тока

Во второй части работы используют источник UZ3 регулируемого по величине переменного напряжения блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ и измерительные приборы из блоков МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЯ ФАЗЫ и МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬ-

НЫЙ переменного тока 30–100 мА.

•Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 3. Тумблер SA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ установить в положение I2.

•Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивления R1 =100 Ом. Занести величину сопротивления в табл. 3.

•Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

•Установить регулятором напряжения блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ UZ3 величину U =5…7 В.

•Приборами модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ измерить напряжение U, ток I, активную мощность Р. Ток I также измерить амперметром РА1 блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ переменного тока. Напряжение U1 измерить

мультиметром РР. Измеренные величины занести в табл. 3.

•Выполнить указанные в протоколе измерений расчеты.

•Утвердить протокол измерений у преподавателя.

•Выключить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ.

Отчет по лабораторной работе не выполняется.

8

Протокол измерений к лабораторной работе № 1 «Измерения приборами лабораторного стенда ТЭЦ-НР»

Измерения в цепи постоянного тока

Схема исследуемой электрической цепи представлена на рис. 1.

Рис. 1

Величины сопротивлений и результаты измерений напряжений и токов представлены в табл. 1.

Таблица 1

•Проверка уравнения второго закона Кирхгофа: U1 +U2 = E , ____________.

•Расчет по закону Ома величин сопротивлений:

• Проверка выражения: R = R1 + R2 , _____________________.

Схема исследуемой электрической цепи представлена на рис. 2.

Рис. 2

9

Величины сопротивлений и результаты измерений напряжений и токов представлены в табл. 2.

Таблица 2

•Проверка уравнения первого закона Кирхгофа: I2 + I3 = I1 , _____________.

•Расчет по закону Ома величин сопротивлений:

Измерения в цепи переменного тока

Схема исследуемой электрической цепи представлена на рис. 3.

Работу выполнили: _______________________________________________

Работу проверил: ________________________________________________

10

Величина ЕГ равна напряжению холостого хода U0 на разомкнутой ветви ab : ЕГ = U0. Сопротивление RГ можно определить экспериментально из опытов холостого хода и короткого замыкания ветви ab : RГ =U0 IКЗ .

2. Содержание и порядок выполнения работы

Для исследования электрической цепи по схеме рис. 1П протокола измерений используют: источники постоянного напряжения из блока МОДУЛЬ

ПИТАНИЯ: э. д. с. Е1= 9 В 12 В (UZ2); измерительные приборы из блоков МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ постоянного тока. Пассивные элементы электрической схемы выбирают из блока МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ.

•Собрать электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 1П. Рекомен-

дуемые значения R1= 100 или 150 Ом; R2= 100, 150, 220 или 330 Ом. При сборке электрической цепи воспользуйтесь схемой соединения модулей из протокола измерений (рис. 2П).

•Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

•Включить автоматический выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ. Включить тумблер SA1 источников э. д. с. UZ1 и UZ2.

•Установить величину резистора R3, при которой напряжение на резисторе будет 4–7 В. Стрелки амперметров PA1, PA2 и PA3 блока МОДУЛЬ ИЗМЕ-

РИТЕЛЬНЫЙ должны отклоняться вправо. Величину сопротивления R3 занести в протокол измерений.

•В протоколе наблюдений указать на схеме замещения положительные направления токов в ветвях, совпадающие с действительными направлениями. В последующих опытах эти направления принять как положительные и при отклонении стрелки амперметра влево, измеренному значению тока приписывать знак минус.

Проверка выполнения законов Кирхгофа

•Измерить величины э. д. с. Е1 источника UZ1 и Е2 источника UZ2. Измерить величины токов ветвей и напряжений на сопротивлениях цепи. Все измеренные величины занести в таблицу 1П протокола измерений.

Проверка выполнения принципов наложения и взаимности

•Исключить из цепи э. д. с. UZ2 (рис. 3П). Измерить величины токов ветвей. Измеренные величины занести в табл. 1П. Восстановить схему цепи.

•Исключить из цепи э. д. с. UZ1 (рис. 3П). Измерить величины токов ветвей. Измеренные величины занести в табл. 1П. Восстановить схему цепи.

Определение параметров эквивалентного генератора

•В режиме короткого замыкания (R3 = 0) измерить ток IКЗ.

•В режиме холостого хода (ветвь с R3 разомкнута) измерить напряжение U0. Данные измерений занести в табл. 2П. Восстановить схему цепи.

12