Министерство образования и науки Украины

Донецкий национальный технический университет

Кафедра электромеханики и ТОЭ

Методические указания Му-648а Му-142а

К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНО-ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

НА СТЕНДАХ ТИПА УИЛС

по курсу «Основы теории электрических и магнитных цепей»

Части 1 и 2

* № 1-2 * № 3-4 * № 5 * № 10 * № 11 * № 17 * № 14 * № 13.

* Если вдруг хватит духу ”обработать” ещё и л.р. 7, 12 и 20ф,

то получится полный сборник лаб.работ для студ.РЭС-ТЗИ.

Донецк - 2012г.

Электронный вариант.

Методические указания к выполнению расчетно-лабораторных работ на стендах типа уилс по курсам «ТОЭ», «Основы теории элек-трических цепей и сигналов», «Теория электрических и магнитных цепей», «Электротехника».

Содержатся общие сведения и технические данные стендов типа УИЛС, описание лабораторных работ по разделам «Переходные процессы», «Четырёхполюсники» второй части курсов.

Работы выполняются на основе предварительных домашних расчетов исследуемых цепей, и поэтому именуются как расчётно-лабора-торные работы. Это позволяет в некоторых случаях избавиться от выполнения РГР на аналогичную тему. Привлекательным моментом является и то, что минимизация заданий некоторых лабораторных работ позволила объединить их и, таким образом, уменьшить общее количество выполняемых лабораторных работ. Это важно, например, для студентов-заочников.

Пособие может быть использовано студентами специальностей:

ВТ - «Компьютерные системы и сети»,

КИ - «Компьютерная инженерия»,

СП - «Системное программирование»,

СУА - «Системы управления и автоматики»,

РЭС - «Радиотехника, радиоэлектронные аппараты и связь»,

ТЗИ - «Технические средства защиты информации»,

ТКС - «Телекоммуникационные системы и сети».

Составители: доц. Антамонов В.Х., Михайлов В.Е., Чорноус В.П.,

ст. преп. Апухтин М.В., ст.преп. Чорноус Е.В.

Общие сведения о стенде УИЛС-2

Лабораторная работа № 1-2 …………………………………….. 6

Лабораторная работа № 3-4 …………………………………….. 12

Лабораторная работа № 5 …………………………………….. 17

Лабораторная работа № 10 …………………………………….. 25

Лабораторная работа № 11 …………………………………….. 33

Лабораторная работа № 17 …………………………………….. 40

Лабораторная работа № 14 ……………………………………… 53

Лабораторная работа № 13 ………………………………… 63- 68.

Общие сведения о стенде УИЛС-2

Универсальные учебно-исследовательские лабораторные стенды типа УИЛС разработаны сотрудниками кафедры теоретических основ электротехники и экспериментального завода Одесского политехни-ческого института (ОНПУ).

Стенды предназначены для выполнения комплекса лабораторных работ по I и II частям курсов “Теоретические основы электротехники” и “Основы теории электрических цепей и сигналов”, расчетно-лабораторных заданий и учебно-исследовательских работ студентов.

Питание стенда (рис.1) осуществляется от сети трехфазного напря-жения 380, 220, 127 В. Потребляемая мощность не более 500 ВА. Стенд имеет блоки питания постоянного, однофазного и трехфазного переменного тока, блоки пассивных R, L, C - элементов и наборное поле. Все блоки питания стенда снабжены электронной защитой, сра-батывающей при токах 1 А. На задней стенке стенда имеются розетки напряжением 220 В для питания измерительных приборов. Каждому стенду придается комплект-набор съемных R, L, C -элементов, сое-динительных проводов и перемычек в виде штепсельных вилок.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ СТЕНДА УИЛС-2

Блоки источников энергии

№ п/п	Наименование источников	U, B	I, А	f, Гц	rвн, Ом
1.	Источник нерегулируемого постоянного напряжения	20	1	--	5-6,5
2.	Источник регулируемого постоянного напряжения	0-24	1	--	1,4-2,2
3.	Источник однофазного перемен-ного напряжения синусоидальной, треугольной и прямоугольной формы	0-24	1	1000- 8000	--
4.	Источник трехфазного синусоидального напряжения	0-40	1	50 Гц	--

Блоки пассивных элементов

R	R1=100 Ом Pдоп =10 Вт	R2=200 Ом Pдоп =10 Вт	R3=400 Ом Pдоп=7,5-15 Вт	R4 = 0-1000 Ом Pдоп = 2 Вт
C	C1= 5 мкФ	C2 = 10 мкФ	C3 = 20 мкФ	C4 = 0-10 мкФ
L	L1=175 мГн rL =3,75 Ом	L2 = 690 мГн rL = 21 Ом	L3 = 5,5 Гн rL = 6,5 Ом	L4 = 0-100 мГн rL= 0-52 Ом
Элементы L1 и L2 размещены на общем сердечнике, M12 = 250 мГн

Комплект-набор съёмных элементов

Резисторы		Конденсаторы		Индуктивности
№ эл-та	R, Ом Pдоп=2Вт	№ эл-та	С, мкФ Uдоп=160 В	№ эл-та	L,мГн	rL,Ом	Iдоп, mA
1	51	11	0,1	20	2	0,35	225
2	75	12	0,25	21	3	0,64	190
3	100	13	0,5	22	5	0,78	150
4	150	14	0,75	23	7	0,90	125
5	200	15	1,0	24	10	0,90	100
6	300	16	1,25	25	15	1,18	85
7	510	17	1,5	26	20	1,38	75
8	700	18	1,75	27	30	1,63	60
9	800	19	2,0	28	50	2,05	50
10	1000			29	70	2,50	40

Разброс параметров составляет ± 5-10%.

НЭ1 - нелинейное сопротивление

НЭ2 - лампа накаливания

НЭ3 - полупроводниковый диод

В комплекте также имеются: длинные провода - 14 шт.

короткие провода - 15 шт.

перемычки (вилки) - 25 шт.

Рис.1 Общий вид стенда типа УИЛС-2:

1 - блок источников постоянного напряжения;

2 - блок однофазного переменного напряжения синусоидальной,

треугольной и прямоугольной формы;

3 - блок трёхфазного синусоидального напряжения;

4 - наборное поле;

5 - блок резисторов;

7 - блок индуктивностей;

8 - образец съёмного элемента стенда.

Лаборатория 311.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1-2

Получение вольтамперных характеристик источников.

Исследование сложной цепи постоянного тока

Цель работы: - экспериментально получить вольтамперные хар-ки двух источников энергии и резистора, определить их параметры;

- на примере сложной цепи постоянного тока убедиться в справедливости метода наложения (МН) и метода эквивалентного генератора (МЭГ).

Пояснения к работе

Источники энергии характеризуют двумя параметрами: напряжением на разомкнутых зажимах Uхх = Е и внутренним сопротивлени-ем rвн = r_Е или током при накоротко замкнутых зажимах источника Iкз = Jк и внутренним сопротивлением rвн = r_К. Но более полной, ис-черпывающей характеристикой источников энергии является зависи-мость Uвых (I ) выходного напряжения источника от тока нагрузки, которую называют внешней или нагрузочной характеристикой источ-ника: Uвых ( I нг) = Е - rвн ∙ I нг ;

Резисторы характеризуют одним параметром - номинальным соп-ротивлением Rном, но для практического использования на резисторе обычно указывается разброс сопротивления и допустимая мощно-сть рассеяния: Rном ±5%, Рдоп. Поэтому в лаборатории при снятии ха-рактеристики необходимо сначала рассчитать допустимые для резис-тора ток или напряжение, чтобы не вывести его из строя.

Iдоп = , Uдоп = Rном∙ Iдоп .

В первой части лабораторной работы предполагается экспериментально получить вольтамперные характеристики резистора и двух ис-точников постоянного напряжения: регулируемого и нерегулируемого, а также определить их параметры.

Во второй части работы на примере цепи, содержащей исследован-ные источники энергии, проверяется справедливость расчётных методов: метода наложения - МН, метода узловых потенциалов – МУП и метода эквивалентного генератора – МЭГ.

П ринимая э.д.с. Е₁ =20 В, Е₂ =15В, в домашней подготовке необходимо выполнить полный расчёт токов по методу наложения или подготовить конкретные формулы для этого расчёта. Например, для схе-мы цепи, представленной на рисунке, выражения входного сопротив-

Вариант N.

Е1 = Е2 =

r ₀₁ = r ₀₂ =

R₁ = 200 Ом [05]

R₂ = 700 Ом [08]

R₃ = 800 Ом [09]

R₄ = 75 Ом [02]

R₅ = 300 Ом [06]

-----------------------------

ления R’вх и тока I₁’ первой ветви при работе одного источника Е₁ будут иметь следующие выражения:

R’вх = R₁ + ; I₁’ = ;

После этого токи остальных ветвей от действия источника Е₁ нетрудно записать по правилу разброса тока в параллельные ветви:

I₅’ = I₁’∙ ; I₄’ = I₁’- I₅’; и так далее.

Аналогичные выражения можно подготовить и для расчёта вели-чин R”вх, и I₂” при работе источника Е₂.