Работа №1 - 5. Разветвленная нелинейная цепь постоянного тока

1. Цель работы

Экспериментальное получение вольтамперных характеристик нелинейных резистивных элементов, графический расчет нелинейной электрической цепи постоянного тока и экспериментальная проверка результатов расчета.

Перечень минимодулей

Наименование минимодулей	Количество
Нелинейный элемент	1
Лампа накаливания	1
Резистор 2 Вт 120 Ом	1

2. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с лабораторной установкой.

2. Собрать электрическую цепь для снятия вольтамперной характеристики нелинейного элемента (рис. 1). В качестве регулируемого источника постоянного напряжения использовать выход 2 ЦАП модуля ввода-вывода. Для измерения тока использовать вход 5 модуля анода-вывода (гнезда Х25 и Х26). Для измерения напряжения использовать вход 1 модуля ввода-вывода ка пределе 30 В (гнезда Х9 и X10).

Обратить внимание на полярность напряжения на нелинейном элементе Rl.

Рис. 1

Предъявить схему для проверки преподавателю.

3. Снять вольтамперную характеристику нелинейного элемента R1. Для этого выполнить следующие действия:

Загрузить программу автоматического управления Delta Profi.

В левом верхнем углу в окне программы выбрать меню «Работы». Одинарный щелчок левой кнопкой мыши приводит к появлению контекстного меню, в котором надо выбрать раздел «Электрические цепи (мини)».

В появившемся списке работ выбрать «Работа 1 - 5. Разветвленная нелинейная

цепь постоянного тока». Выбрать вкладку «Вольтамперная характеристика нелинейного элемента». На экране ПК отображается электрическая схема и набор виртуальных измерительных приборов, необходимых в данном эксперименте.

Включить электропитание стенда и модуля «ввод-вывод».

Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» ► или командой главного меню «Управление – Пуск».

Наблюдать за процессом снятия характеристики. Сохранить полученные результаты (табл. 1). Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» ▀.

Таблица 1

U, В	0
I, А	0

4. Снять вольтамперную характеристику лампы накаливания. Для этого собрать схему по рис. 2. Для измерения тока использовать вход 5 модуля ввода - вывода (гнезда Х25 и Х26). Для измерения напряжений использовать входы 1, 2 и 3 модуля ввода - вывода на пределе 30 В (гнезда Х9 и Х10, Х11и Х12, Х13 и X14 соответственно). После проверки схемы преподавателем выполнить следующие действия.

Рис. 2

Загрузить программу автоматического управления Delta Profi.

В левом верхнем углу в окне программы выбрать меню «Работы». Одинарный щелчок левой кнопкой мыши приводит к появлению контекстного меню, в котором паю выбрать раздел «Электрические цепи (мини)».

В появившемся списке работ выбрать «Работа 1 - 5. Разветвленная нелинейная цепь постоянного тока». Выбрать вкладку «Вольтамперная характеристика лампы накаливания».

Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» ► или командой главного меню «Управление - Пуск».

Наблюдать за процессом снятия характеристики. Сохранить полученные результаты. Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» ▀.

5. Снять вольтамперную характеристику разветвленной нелинейной цепи. Для этого собрать схему по рис. 3. Для измерения тока использовать вход 5 модуля ввода-вывода (гнезда Х25 и Х26). Для измерения напряжения использовать вход 1 модуля ввода - вывода на пределе 30 В (гнезда Х9 и Х10). После проверки схемы преподавателем выполнить следующие действия:

Загрузить программу автоматического управления Delta Profi.

Рис. 3

В левом верхнем углу в окне программы выбрать меню «Работы». Одинарный щелчок левой кнопкой мыши приводит к появлению контекстного меню, в котором надо выбрать раздел «Электрические цепи (мини)».

В появившемся списке работ выбрать «Работа 1 - 5. Разветвленная нелинейная цепь постоянного тока». Выбрать вкладку «Вольтамперная характеристика цепи».

Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» ► или командой главного меню «Управление - Пуск».

Наблюдать за процессом снятия характеристики. Сохранить подученные результаты. Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» ▀.

6. Записать уравнения законов Кирхгофа для исследуемой разветвленной нелинейной пени (рис. 3). Построить вольтамперную характеристику резистора Используя результаты экспериментов, построить расчетную вольтамперную характеристику всей цепи U_расч=f(I). Здесь же нарисовать полученную экспериментальную вольтамперную характеристику цепи U_эксп=f(I) и сравнить их.

7. Для указанного преподавателем значения входного напряжения выполнить графический расчет токов ветвей и напряжений на отдельных участках цепи по рис. 4. Результаты расчета занести в табл. 4.

Таблица 4

	U, В	U1, В	U23, В	I1, А	I2, А	I3, А
Расчет
Эксперимент

8. Для проверки расчета нелинейной цепи собрать электрическую цепь по рис. 4 и предъявить ее для проверки преподавателю. Входы датчика напряжения ДН1 (Х9 и Х10) использовать для измерения напряжений на отдельных участках цепи. После проверки схемы в списке работ выбрать «Работа 1 - 5. Разветвленная нелинейная цепь постоянного тока», открыть вкладку «Расчет нелинейной цепи», включить электропитание и установить с помощью потенциометра RP1 заданное значение входного напряжения U. Измерить токи I₁, I₂, и I₃, напряжения на входе цепи и на отдельных участках цепи U₁, и U₂₃. Результаты занести в табл. 4. Выключить электропитание моноблока. Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» или командой главного меню «Управление – Стоп».

Рис. 4

9. Сделать вывод об особенностях применения законов Кирхгофа в нелинейной цепи постоянного тока.