- •Электротехника: электрические измерения
- •Электротехника
- •1. Электрическое поле
- •1.1. Основные понятия
- •1.2. Электрическая емкость и конденсаторы
- •Вопросы для самопроверки при подготовке к экзамену по разделу «Электрическое поле»
- •2. Постоянный электрический ток
- •2.1. Электрический ток. Сопротивление и проводимость. Работа и мощность
- •2.2 Расчет электрических цепей постоянного тока
- •2.3. Тепловое действие тока. Расчет проводов
- •2.4. Сложные электрические цепи постоянного тока и методы их расчета
- •Задание на домашнюю контрольную работу № 1
- •Методические указания к выполнению домашней контрольной работы № 1
- •Решение
- •2. Оставляем в схеме только источник с э.Д.С. E2, уточник с э.Д.С. E1 исключаем, его внутреннее сопротивлении в схеме остается (рис. 27).
- •3.1. Магнитная цепь
- •3.3. Электромагнитная индукция
- •Вопросы для самопроверки при подготовке к экзамену по теме 2.5 и по разделу «Электромагнетизм»
- •Задание на домашнюю контрольную работу № 2
- •4. Переменный ток
- •4.1. Основные определения, относящиеся к переменному току
- •4.2. Неразветвленные цепи переменного тока
- •4.3. Разветвленные цепи переменного тока
- •4.4. Расчет электрических цепей переменного тока с применением комплексных чисел
- •4.5. Круговые диаграммы
- •Задание на домашнюю контрольную работу № 3
- •Решение
- •4.6. Трехфазные цепи
- •Вопросы для самопроверки при подготовке к экзамену по теме 4.6 «Трехфазные цепи»
- •Особые режимы в цепях переменного тока
- •5.1. Несинусоидальные токи
- •5.2. Нелинейные цепи переменного тока
- •5.3. Переходные процессы в электрических цепях с сосредоточенными параметрами
- •5.3. Электрические цепи с распределенными параметрами (длинные линии)
- •Вопросы для самопроверки при подготовке к экзамену по разделу «Особые режимы в цепях переменного тока»
- •5. Намагничивающая составляющая тока определяется из соотношения
- •6. Электрические измерения
- •Введение
- •6.1 Общие понятия об электрических измерениях
- •6.4. Приборы непосредственной оценки, для измерения силы тока и напряжения
- •6.5. Измерение электрических сопротивлений
- •6.9. Измерительные преобразователи тока и напряжения
- •6.10. Измерение мощности электрического тока
- •6.14. Телеизмерения
- •Перечень лабораторных работ
- •Вопрос 26
- •Вопрос 27
- •Вопрос 28
- •Вопрос 28
- •Вопрос 29
- •Методические указания к выполнению домашней контрольной работы № 5.
5. Намагничивающая составляющая тока определяется из соотношения
I =
= = =4.9 A.
6. Тангенс угла потерь в стали
= = = 0.192,
следовательно, = 11°.
б) Построение векторной диаграммы (рис. 80).
Принятый масштаб:
=33 В/см; =1,6 А/см, mф=2,4*10-4 Вб/см.
Начальным вектором является вектор магнитного потока Фм, он откладывается горизонтально. Под утлом 90° в сторону отставания (вниз) откладывается вектор основной э. д. с. Е. Вектор U', уравновешивающий эту э. д .с., откладывается под углом 90° в сторону опережения (вверх).
Намагничивающая составляющая тока совпадает по фазе с основным магнитным потоком Фм. Активная составляющая тока Iа, совпадает по фазе с напряжением U'. Вектор общего тока I находим сложением векторов Iа и , то есть
= + .
Угол, образующийся между векторами I и Фм ток I опережает магнитный поток Фм называется углом потерь .
Вектор потока рассеяния Фр совладает по фазе с током I, э. д. с. ЕР отстает от потока Фр по фазе на 90°.
Вектор приложенного к катушке напряжения
= + .+ ,
где — вектор напряжения, уравновешивающего э._д. с. Е, индуктируемую основным магнитным потоком Фм, = — ;
— вектор активного падения напряжения в обмотке
=I* =5*6=30 В;
вектор при суммировании векторов строятся в конце вектора параллельно вектору тока ( , совпадает по фазе с );
— вектор той части приложенного напряжения, которая должна
уравновешивать э. д. с. Ер от потока рассеяния; ,= - ; при суммировании векторов вектор строят на конце вектора , перпендикулярно ему в сторону опережения ( опережает , а значит, и на 90° — индуктивность).
Замыкающий вектор, проведенный из начала вектора в конец вектора и есть вектор — приложенного к катушке напряжения. Измерив этот вектор и пользуясь масштабом находим величину приложенного напряжения:
U= * =5.6*33=184.8 В.
Величину напряжения U можно, найти и алгебраически, если разложить вектор U' на две составляющие (рис. 80):
активную '= U' * = 160* =
= 160*0,19 =30,5 В;
и реактивную ' = U'* =160* =
160*0.98=157.1 В, то
U= =
=183.4B.
Более достоверным является результат расчета, т.е. окончательно принимаем U=1183,4 В.
Определяем коэффициент мощности катушки
= = = 0.327,
следовательно, угол сдвига фаз тока I и напряжения U = 70°54'.
а) Вычисление параметров последовательной электрической схемы. Электрическая схема замещения катушки со стальным сердечником приведена на рис. 81.
Эта схема соответствует уравнению
= + .+
состоит из четырех сопротивлений:
— активного сопротивления катушки, R=6 Ом;
— активного сопротивления, обусловленного потерями энергии в стали
.= = = 6 0м;
— реактивного сопротивления катушки, обусловленного основным магнитным потоком
= = =
= =31,4 Ом или = = 31,4 Ом.
— индуктивного сопротивления катушки, обусловленного магнитным потоком рассеяния
= = = 3,2 Ом.
В задачах 26—30 должны быть выполнены расчеты переходных процессов, возникающих при заряде и разряде конденсатора, включении катушки индуктивности на постоянное напряжение, коротком замыкании катушки индуктивности Частоедов, §§ (18,1—18.5).
Пример 33
Конденсатор емкостью С = 0,2 мкФ. соединенный последовательно с резистором, обладающим сопротивлением =1,5 МОм, подключается к постоянному напряжению U = 50 В (рис. 82, ключ К в положении I).
Определить постоянную времени цепи и значения заданого напряжения на конденсаторе для времени, равного =0; = ; = ; = ; = .
построить кривую = f(t).
Решение
1. Постоянная времени цепи
= С=1,5*106 - 0,2*10-6 = 0,3 c (здесь — в Омах, С —в фарадах).
2. Напряжение на конденсаторе
для времени =0,
и0=U* (1— / ) = U /(1-е0)=50(1—1)=0;
для времени = = U* (1— / ) = U (1-е-1)= 50* (1—0,367) =
= 31,65 В;
для времени =2 и2 = U* (1— )=50*(01—0,135) = 43,25 В;
для времени =3 и3 = U* (1— )=50*(01—0,0498) = 47,51 В;
для времени =4 и4 = U* (1— )=50*(01—0,0183) = 49,09 В.
Кривая зависимости напряжения от времени заряда конденсатора = f(t) изображена на рис. 83.
Пример 34
Конденсатор емкостью С =10 мкФ предварительно был заряжен от источника постоянного напряжения до U=120 В. (рис. 82, ключ К в положении 1). Затем для разряда он был переключен на активное сопротивление R = 2000 Ом (ключ К в положении 2).
Определить постоянную времени цепи , а также значения тока і и напряжения и для времени, равного t0=0;
= ; = ; = ; = ; = .
Построить в масштабе кривые тока и напряжения разряде конденсатора.
Решение
1. Постоянная времени цепи
= R*C=2000*10* =0.02 c.
2. Значения разрядного тока
i= *
при t0=0 i0 = I0 = = =0.06 A = 60 мА;
= i1 = 60* = 60 * 0,367 = 22 мА;
= i2 = 60* = 60 * 0,135 = 8,1 мА;
= i3 = 60* = 60 * 0,0498 = 2,98 мА;
= i4 = 60* = 60 * 0,0138 = 1,09 мА;
= i5 = 60* = 60 * 0,0067 = 0,4 мА.
3. Кривая тока разряда конденсатора і= f(t) построена на рис. 84 а.
4. Значения напряжения на конденсаторе при его разряде определяются по формуле
и = U*
где U — напряжение, до которого конденсатор был предварительно заряжен (U =120 В).
При t0=0 U 0= U = 120 В;
= u1=120* = 120*0,367 = 44 В;
= u2=120* = 120*0,135 = 16.2 В;
= u3=120* = 120*0,0498= 6 В;
= u4=120* = 120*0,0183 = 2.2 В;
= u5=120* = 120*0,0067 = 0.8 В.
5. Кривая напряжения и = f(t) построена на рис. 84 б.
Расчетные формулы переходных процессов, возникающих при коротком замыкании катушки индуктивности и при включении катушки индуктивности на постоянное напряжение, а также соответствующие графики изменения тока приведены в учебном пособии Частоедова, §§ 18,4—18,5.
ЗАДАНИЕ 5
Программный материал задания 5 изучают учащиеся специальностей «Тепловозное хозяйство», «Электротяговое хозяйство железных дорог» и «Изотермический подвижной состав и холодильное хозяйство».
По заданию 5 учащиеся этих специальностей выполняют домашнюю контрольную работу № 5.