ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ДГТУ)
Факультет ___________________________________________________________________
(наименование факультета)
Кафедра _____________________________________________________________________
наименование кафедры)
Зав. кафедрой «__________ »
__________ ______________
(подпись) (И.О.Ф.)
«____ » _ ___________ 201 _ г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
по дисциплине (модулю) _______________________________________________________
(наименование учебной дисциплины (модуль))
_______________________________________________________________________________
на тему _______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Автор работы __________ _____________________________________________
подпись И.О.Ф.
Направление/специальность, профиль/специализация:
____________ __________________________________________________________________
код направления наименование направления (специальности)
_______________________________________________________________________________
наименования профиля(специализация)
Обозначения лабораторной работы _______________________________ Группа _________
Руководитель лабораторной работы __________ _________________________________
подпись (должность, И.О.Ф.)
Лабораторная работа защищена __________ _____________ _______________
Дата Оценка Подпись
Ростов-на-Дону
201 _
Лабораторная работа № 1
Электрическая цепь с одним источником питания
и смешанным соединением элементов
Цель работы:
1) изучить способ соединения приёмников электрической энергии;
2) проверить опытным путём законы Ома и Кирхгофа.
Основные теоретические положения
Основными, элементами любой электрической цепи являются:
а) источники электрической энергии (электромашинные генераторы, аккумуляторные батареи, термоэлементы и т.д.);
б) передающие устройства (линии электропередачи);
в) приёмники электрической энергии (нагревательные элементы, осветительные приборы, электрические двигатели и т.д.).
Как правило, в электрическую цепь включаются устройства защиты и управления (плавкие предохранители, автоматические выключатели, магнитные пускатели, рубильники и т.д.).
При необходимости она может быть снабжена преобразующими эле ментами (повышающими и понижающими напряжение трансформаторами, выпрямителями, инверторами и т.д.), а также контрольно-измерительными приборами (амперметрами, вольтметрами и т.д.).
Расчёт и анализ электрических цепей может быть проведён с помощью законов Ома и Кирхгофа, являющихся основными законами электротехники.
С помощью закона Ома описывается связь между током, напряжением и сопротивлением заданного участка цепи
При составлении уравнений по законам Кирхгофа необходимо предварительно задаться положительными направлениями токов и напряжений. При этом нужно учитывать, что в приёмниках электрической энергии напряжение и ток направлены в одну сторону, а в источниках питания - в противоположную.
Согласно 1-му закону Кирхгофа, алгебраическая сумма токов, сходящихся в любом узле цепи, равна нулю, т.е.
Со знаком "+" в это уравнение следует включать токи, направленные к узлу, а со знаком - токи, отходящие от узла (допускается и наоборот).
С помощью этого закона может быть описано, например, электрическое состояние схемы, представляющее собой параллельное соединение элементов и показанное на рис. 1 а.
или 
Рис. 1. Параллельное соединение элементов:
|
а - общая схема; б - включение нагревательного элемента (НЭ), двигателя (М) вентилятора и ламп накаливания (Л); в - включение амперметра с шунтом.
Так как при параллельном соединении все элементы находятся под одним и тем же напряжением, то, используя закон Ома, это уравнение можно записать в виде
где Rэ и gэ - эквивалентные сопротивление и проводимость данной цепи соответственно.
Благодаря тому, что параллельное соединение обеспечивает одинаковое напряжение на всех приёмниках, оно нашло широкое распространение в практической электротехнике.
Так, например, параллельно включаются осветительные устройства, нагревательные элементы, радио- и телеаппаратура, холодильники и др. электроприемники в жилых домах (рис. 1 б).
Нередко такое соединение используется для расширения пределов измерения амперметров (рис. 1 в) и в других случаях.
По 2-му закону Кирхгофа алгебраическая сумма напряжений всех участков замкнутого контура равна нулю:
При составлении уравнений по этому закону слагаемые берут со знаком "+", когда произвольно выбранное направление обхода контура совпадает с направлением U или I. В противном случае слагаемые берут со знаком "-". Например, для цепи, показанной на рис. 2 а
Рис. 2. Последовательное соединение элементов:
|
а - общая схема; б - схема расширения пределов измерения; в - схема генератора постоянного тока
Так как при последовательном соединении по всем элементам протекает один и тот же ток, то, используя закон Ома, можно записать
Приёмники электрической энергии последовательно соединяются относительно редко, т.к. исключается возможность независимого их включения и отключения, а при выходе из строя одного из преемников отключаются и все остальные.
В качестве примера можно привести схему генератора постоянного тока последовательного возбуждения (рис. 2 в). В измерительной технике последовательным включением добавочных резисторов расширяют пределы измерения вольтметров (рис. 2 б,) и т.п.
Сложным (смешанным) соединением называют электрические цепи, в состав которых входят последовательно и параллельно соединённые участки.
К такому соединению относится и схема лабораторной установки, показанной на рис. 3.
Рис. 3. Схема лабораторной установки
|
Электрическое состояние этой схемы описывается следующими уравнениями
