Отчет
по лабораторной работе №1
ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Выполнил: ст. группы БМТ11-04 Смагина Ю.Н.
Проверил: профессор Сапельников В.М.
УФА 2012
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1W
“ ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА ”
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
1. Экспериментальное обоснование метода суперпозиции.
2. Изучение принципа компенсации тока.
3. Экспериментальное обоснование метода преобразования цепи с помощью эквивалентного генератора.
4. Изучение принципа компенсации напряжения.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ.
Рассчитать и установить параметры схем.
При выполнении принимаем:
 ,B
|  ,B
|  ,Ом
|  ,Ом
|  ,Ом
|
Рисунок 1 - Схема для исследования метода суперпозиции (а), схема эквивалентного генератора с нагрузкой (б).
Рисунок 2 - Схемы коммутации: нагрузочный режим (а); режим холостого хода (б); режим короткого замыкания (в)
Производим эксперименты по обоснованию метода суперпозиции.
При выполнении используется схема, показанная на рисунке 1,а. Эксперименты произвести согласно таблице 2.
1) Нагрузочный режим (а)
| № | ,B
| ,B
|  ( )* 
|  ( ) * 
|  ( )*
|  ( )
|  ( )
|  ( )
|
| 431,0 | -86,21 | 344,8 | 43,1 | -6,897 | 6,897 | |||
| -172,4 | 862,1 | -17,24 | 82,76 | 17,24 | ||||
| 258,6 | 948,3 | 25,86 | 75,86 | 24,14 |
2) Режим холостого хода (б)
| № | ,B
| ,B
| ()*
| () *
| ()*
| ()
| ()
| ()
|
| -277,8 | 277,8 | -27,78 | 22,22 | 77,78 |
3)Режим короткого замыкания
| № | ,B
| ,B
| ()*
| () *
| ()*
| ()
| ()
| ()
|
| 1,25 | 1,75 |
Произвести проверочный расчет токов и напряжений для п.3 таблицы 2.1 с применением метода двух узлов (g и h). Результат расчетов занеcти в таблицу 3.
Таблица 3
| I1(A1)*10-3,A | I2(A2)*10-3,A | I3(A3)*10-3,A | U1(U1),B | U 2(U 2),B | U 3(U 3),B |
| 258,6 | 948,3 | 25,86 | 75,86 | 24,14 |
Произвели эксперименты по компенсации тока в ветви между узлами g и h.
При выполнении изменяем полярность источника ЭДС Е2. Установили Е2 = 100В. Установили сопротивление R2 из тех соображений, чтобы при условно закороченной ветви gh токи I1 и I2, были бы равны, то есть
Включили схему и убедились, что ток I3 = 0, а токи I1 и I2 равны. Убедиться также, что это состояние не изменится при установке холостого хода (рисунок 2,б) и короткого замыкания (рисунок 2,в). Это означает, что узлы g и h имеют одинаковый потенциал независимо от значения сопротивления R3. Токи через сопротивление R3 компенсируют друг друга, как равные по значению и направленные противоположно. Два узла потенциально преобразованы в один узел.
5.Определили параметры эквивалентного генератора относительно ветви с сопротивлением R3 (выходные зажимы эквивалентного генератора точки g и h).
При выполнении вначале следует восстановить положительную полярность ЭДС Е2 и первоначальное значение сопротивления R2. Установить в ветви gh холостой ход (рисунок 2,б) и измерить напряжение U3 (V3) при холостом ходе (U3XX). ЭДС эквивалентного генератора Ее = U3ХХ =77,78.
Установить в ветви gh режим короткого замыкания (рисунок 2,в) и измерить ток I3 (A3) при коротком замыкании (I3КЗ). Определить внутреннее сопротивление эквивалентного источника ЭДС Rbe, как Rbe = Ее /I3КЗ=77,78/1,75=47,2. Зафиксировать результат в таблице 4.
Таблица 4
| Эксперимент | Расчет | ||
| U3XX | I3КЗ | Ее | Rbe |
| 77,78 | 1,75 | 77,77 | 47,2 |
Произвели аналитический расчет параметров эквивалентного генератора.
При выполнении исходными данными являются значения ЭДС и сопротивлений схемы. Рассчитать напряжение холостого хода U3XX , ток короткого замыкания I3КЗ и внутренние сопротивление эквивалентного источника Rbe .
Внутреннее сопротивление рассчитать по формуле 
.
Результат расчета занести в таблицу 5.
1) Режим холостого хода:
2) Режим короткого замыкания:
Таблица 5
| U3XX | I3КЗ | Ее | Rbe |
| 77,7 | 1,75 | 77,7 | 47,2 |
7. Установили на схеме замещения (см. рисунок 1,б) значения Еe, Rbe, R и убедились, что при холостом ходе, коротком замыкании и при любом значении R3 токи I3 в схемах на рисунках 1,а и 1,б будут одинаковыми.
Вывод: Использование принципа суперпозиции для анализа электрических цепей.
Применяя принцип суперпозиции можно найти ток любой ветви или напряжение любого участка электрической цепи как алгебраическую сумму частичных токов или напряжений, вызываемых отдельным действием источников э.д.с. и тока. С помощью принципа суперпозиции (наложения) расчет сложной цепи с несколькими источниками э.д.с. и тока можно свести к расчету нескольких цепей с одним источником.
Для определения токов в цепи вначале полагают, что в ней действует только один источник э.д.с. (например 
). При этом сопротивления всех элементов считают неизменными. Определяют частичные токи от их действия.
Алгебраическое суммирование частичных токов с учетом их направлений дает значения действительных токов ветвей.
Метод расчета электрических цепей с использованием принципа суперпозиции является довольно громоздким и поэтому применяется редко. Он целесообразен тогда, когда электрическое состояние цепи определено для каких либо источников э.д.с. и токов и требуется проанализировать электрическое состояние цепи при изменении э.д.с. или тока одного из источников. В этом случае нет необходимости вновь рассчитывать значения токов и напряжений от действия всех источников, а достаточно определить, лишь частичные токи и напряжения от действия дополнительной э.д.с.
илн дополнительного тока
источника, а также токи к напряжения от действия нового источника как алгебраическую сумму прежних и частичных токов и напряжений.
Метод эквивалентного генератора. основанный на теореме об активном двухполюснике (называемой также теоремой Гельмгольца-Тевенена), позволяет достаточно просто определить ток в одной (представляющей интерес при анализе) ветви сложной линейной схемы, не находя токи в остальных ветвях. Применение данного метола особенно эффективно, когда требуется определить значения тока в некоторой ветви для различных доений сопротивления в этой ветви в то время, как в остальной схеме сопротивления, а также ЭДС и токи источников постоянны.
Принцип компенсации основан на теореме о компенсации которая гласит: в любой электрической цепи без изменения токов в её ветвях сопротивление в произвольной ветви можно заменить источником с ЭДС, численно равной падению напряжения на этом сопротивлении и действующей навстречу току в этой ветви. Что мы и проверили на опыте.
При проведении эксперимента по компенсации тока, мы изменив полярность ЭДС, и установив I1=I2, увидели что узлы g и h имеют одинаковый потенциал независимо от R3, и ток в узле отсутствует. Использование эквивалентного генератора имеет свои достоинства ЭДС генератора можно изменить напряжение при холостом ходе.