Для чего производят эквивалентную замену?

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЧАСТИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ:

1. Собрать электрическую схему цепи (рисунок 6). Перед началом работы все ключи на магазинах сопротивлений должны быть замкнуты, т.е. находится в положении «Включено».

2. Установить заданные преподавателем сопротивления резисторов R12, R23, R31 на магазинах.

3. Установить мультиметры на измерение тока в амперах.

4. Предъявить собранную электрическую схему преподавателю.

5. Включить автоматы постоянного тока и снять показания амперметров. Результаты записать в таблицу 3.

6. Отключить автомат постоянного тока, вычислить по формулам сопротивления резисторов эквивалентной звезды и записать в таблицу 3. (строка №1).

7. Собрать электрическую схему (рисунок 7) и установить на магазинах резисторов вычисленные значения сопротивлений эквивалентной звезды R1, R2, R3.

8. Предъявить собранную электрическую схему преподавателю.

9. Включить автомат постоянного тока. Убедиться, что показания амперметров остались прежними. Результаты записать в таблицу 3. (строка №2)

10. Собрать электрическую схему цепи (рисунок 6).

11. Установить заданные сопротивления резисторов R12, R23, R31 на магазинах. (R12 > R23 > R13)

12. Предъявить собранную электрическую схему преподавателю.

13. Включить автомат постоянного тока и снять показания амперметров. Результаты записать в таблицу 3. (строка №3)

14. Отключить автомат постоянного тока, вычислить по формулам сопротивления резисторов эквивалентной звезды R1, R2, R3 и записать в таблицу 3.

15. Собрать электрическую схему (рисунок 7) и установить на магазинах резисторов вычисленные значения сопротивлений эквивалентной звезды R1, R2, R3.

16. Предъявить собранную электрическую схему преподавателю.

17. Включить автомат постоянного тока. Убедиться, что показания амперметров остались такими же, как в п.13. Результаты записать в таблицу 3. (строка №4)

18. Сделать выводы по проделанной работе.

Рисунок 6 – Электрическая схема соединения сопротивлений треугольником

Рисунок 7 – Электрическая схема соединения сопротивлений звездой

Таблица 3

№

Измерить

Опыт

Вычислить

Установить

п/п

U

I1

I2

I3

R1

R2

R3

R1

R2

R3

R12

R23

R31

В

А

А

А

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ:

1. Расчетные формулы для преобразования треугольник - звезда.

R12 * R31 R12 * R23 R31 * R23

R1 =; R2 =; R3 =.

R12 + R23 + R31 R12 + R23 + R31 R12 + R23 + R31

2. Расчетные формулы для преобразования звезда – треугольник.

R₁*R₂ R₃ *R₁ R₂ *R₃

R₁₂ = R₁ + R₂ + ---------; R₃₁ = R₃ + R₁ + ---------; R₂₃ = R₂ + R₃ + ----------.

R₃ R₂ R₁

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

«Изучение законов Кирхгофа в применении к многоконтурной цепи»

Цель работы: экспериментальная проверка законов Кирхгофа в разветвленной цепи, получение навыков пользоваться электроизмерительными приборами, умения собирать электрические схемы.

 

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ:

1. Повторить разделы курса ТОЭ в которых рассматриваются законы Кирхгофа.

[ Л.1. п.п. 2.7-2.8, стр. 34-35; Л.2. п.п.1.6, стр.23].

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИБОРОВ:

1. Источники энергии – 2 шт.

2. Вольтметр – 1 шт.

3. Амперметр – 3 шт.

4. Магазин сопротивлений – 3 шт.

5. Комплект соединительных проводов.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЧАСТИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ:

1. Собрать электрическую схему цепи (рисунок 8).

2. Определить цену деления приборов, исходя из установленного предела измерений.

3. Установить на магазинах сопротивлений заданные преподавателем параметры сопротивлений и их данные записать в таблицу 4.

4. Предъявить собранную схему для проверки преподавателю.

5. Измерить вольтметром ЭДС источников и записать в таблицу 4.

6. Включить ключ S1, S2 – отключен, проверить работу приборов (если требуется изменить полярность).

7. Записать показания амперметров А1 и А3 в таблицу (контур АБДЕА).

8. Для контура (АБДЕА) составить уравнения по второму закону Кирхгофа и определить внутренне сопротивление источника Е1. Результаты записать в таблицу 4.

9. Отключить ключ S1, включить S2, проверить работу приборов.

10. Записать показания амперметров А2 и А3 в таблицу (контур БВГДБ)

11. Для контура (БВГДБ) составить уравнения по второму закону Кирхгофа и определить внутренне сопротивление источника Е2. Результаты записать в таблицу 4.

12. Включить ключи S1, S2, проверить работу приборов(если требуется изменить полярность).

13. Записать показания амперметров А1, А2 и А3 в таблицу 4 (контур АВГЕА).

Рисунок 8 – Схема лабораторной установки для изучения законов Кирхгофа

14. Для контура (АВГЕА) составить уравнения по второму закону Кирхгофа, подставить числовые значения и убедиться, что сумма ЭДС равна падению напряжения на сопротивлениях.

15. На основании опытных данных произвести проверку законов Кирхгофа. Результаты записать в таблицу 4.

16. Рассчитать все токи и сравнить их с измеренными токами.

17. Рассчитать энергетический баланс мощностей для всех опытов и сделать вывод.

Расчетные формулы:

1) ; 2) ; 3) .

 

.

 

Таблица 4

№ п/п

Контур

R1

R2

R3

R01

R02

I1

I2

I3

SI

E1

E2

SE

SIR

I3*R3

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

А

А

А

А

В

В

В

В

В

АБДЕА

БВГДБ

АВГЕА

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Что называется ветвью, узлом, контуром?

2. Как читается первый закон Кирхгофа и к какому участку электрической цепи он применим?

3. Как читается второй закон Кирхгофа и к какому участку электрической цепи он применим?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

«Изучение принципа наложения токов»

Цель работы: экспериментальная проверка на практике метода наложения токов, получение навыков работы с электроизмерительными приборами, умения собирать электрические схемы.

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ:

1. Повторить разделы курса ТОЭ в которых рассматриваются методы расчета электрических цепей.

2. Повторить разделы курса ТОЭ в которых рассматривается метод наложения токов.

[ Л.1. п. 2.14, стр. 44; Л.2. п.п.2.1, стр.67].

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Какой ток называют частичным током?

2. Что требуется сделать в предлагаемой схеме, чтобы определить один из частичных токов?

3. Чему равен полный ток ветви?

4. В каких случаях для расчета электрической цепи удобно использовать метод наложения?

 

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИБОРОВ:

1. Источник электрической энергии – 2 шт.

2. Магазин сопротивлений – 3 шт.

3. Амперметр – 3 шт.

4. Комплект соединительных проводов.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЧАСТИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ:

1. Собрать электрическую схему цепи (рисунок 9.)

2. Установить заданные параметры сопротивлений на магазинах.

3. Предъявить собранную схему для проверки преподавателю.

4. Включить источники электрической энергии и измерить значения токов в ветвях – I1, I2, I3. Результаты записать в таблицу. Проверить баланс токов I3 = I1 + I2.

5. Исключить из схемы источник Е2 (рисунок 10), после чего измерить значения токов I1’, I2’, I3’. Результаты записать в таблицу.

6. Подключить источник Е2 на прежнее место, исключить из схемы источник Е1 (рисунок 11). Измерить значения токов I1’’, I2’’, I3’’ и результаты записать в таблицу.

7. Произвести необходимые вычисления, баланс мощностей и сделать выводы.

Рисунок 9 – Принципиальная схема установки для исследования метода наложения токов

Рисунок 10 – Принципиальная схема установки для исследования метода наложения токов при исключенном источнике Е1

Рисунок 11 – Принципиальная схема установки для исследования метода наложения токов при исключенном источнике Е2

 

 

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ:

1. По замеренным частичным токам определить методом наложения токи и записать в таблицу 5.

2. Определить частичные токи от Е1 (рис.10.)

;

.

3. Определить частичные токи от Е2 (рис.11.)

;

.

4. Определить токи ветвей.

.

 

Таблица 5

№

Способ определения величин

Е1

Е2

I1'

I2'

I3'

I1''

I2''

I3''

I1

I2

I3

В

В

А

А

А

А

А

А

А

А

А

Опытные данные

Наложение измеренных токов

Расчетные данные

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

«Опытная проверка расчета тока в диагонали мостовой схемы по методу эквивалентного генератора»

Цель работы: экспериментальная проверка и расчет электрических цепей по методу эквивалентного генератора, получить навыки работы с электроизмерительными приборами, умения собирать электрические схемы.

 

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ:

1. Повторить разделы курса ТОЭ в которых рассматривается эквивалентные преобразования пассивных цепей.

2. Повторить разделы курса ТОЭ в которых рассматриваются теорема об активном двухполюснике (эквивалентном генераторе) и расчет цепей данным методом.

[ Л.1. п.п. 2.25-2.26, стр. 64; Л.2. п.п.2.11, стр.103].

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Сформулировать теорему об активном двухполюснике.

2. Какими параметрами характеризуется активный двухполюсник?

3. Как рассчитать напряжение холостого хода при размыкании диагонали моста?

4. Как рассчитать ток короткого замыкания при коротком замыкании диагонали моста?

5. Какое преимущество имеет метод эквивалентного источника напряжения по сравнению с другими расчетными методами?

6. Какие недостатки имеет метод эквивалентного источника напряжения?

7. Как практически определяется внутреннее сопротивление двухполюсника?

 

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИБОРОВ:

1. Лабораторный макет «Мост сопротивлений» – 1 шт.

2. Амперметр –1 шт.

3. Вольтметр –1 шт.

4. Магазин сопротивлений – 1 шт.

5. Комплект соединительных проводов.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЧАСТИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ:

1. Собрать электрическую схему цепи (рисунок 12)

2. Предъявить собранную схему для проверки преподавателю.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО РЕЖИМА (В диагонали моста находится резистор R5, сопротивление которого задано преподавателем.)

4. Амперметром измерить ток I₅ в диагонали моста (AB), подключая его в цепь последовательно R₅.

5. Вольтметром измерить напряжение на входе цепи UCD и напряжение диагонали моста UAB. Вольтметр подключать параллельно участку, на котором измеряется напряжение.

6. По результатам опытов проверить выполнение соотношений по закону Ома:

7. РЕЖИМ ХОЛОСТОГО ХОДА (диагональная цепь моста (АВ) разорвана).

8. Амперметром измерить токи плеч моста I₂ и I₅, подключая его последовательно сопротивлениям R₂ и R₅ соответственно.

9. Вольтметром измерить напряжение на входе UCD, напряжение диагонали моста UAB = UХХ, являющееся напряжением холостого хода, а также плеч моста UAC, UAD, UBC, UBD.

10. Используя мультиметр в режиме измерения сопротивлений, измерить RВХ относительно разомкнутых зажимов (АВ), а также сопротивление RВЫХ (источник Е отключить, а точки С и D соединить накоротко).

11. Воспользовавшись теоремой об активном двухполюснике определить ток I1 по результатам опытов с помощью формулы:

 

12. Сравнить полученный ток I, с результатами замеров по п.3.

13. РЕЖИМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ. (диагональ моста (АВ) замкнута накоротко).

14. Амперметром измерить ток диагонали моста (АВ) I₁ = I_кз являющийся током короткого замыкания.

15. Вольтметром измерить напряжение питающей цепи UCD.

16. Проверить правильность результатов опытов с помощью формулы:

Рисунок 12 – Схема лабораторной установки.

Таблица 6

№ опыта

Измерено

Вычислено

Ucd В

Uab В

Uac В

Ubc В

Ubd В

I1 А

I2 А

I5 А

Rвх Ом

Rвых Ом

R1 Ом

R2 Ом

R3 Ом

R4 Ом

R5 Ом

I1=

Iкз=

Rвх=

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ:

1. Результаты измерений оформить в виде таблицы №6.

2. С помощью результатов измерений п.3 и 4 рассчитать сопротивления R1, R2, R3, R4, R5.

3. С помощью результатов измерений по п.5 рассчитать RВХ.

4. Используя результаты расчетов R1, R2, R3, R4, R5 и Е, равное входному напряжению, определить ток методом эквивалентного генератора.

5. Сравнить полученный результат с результатом опытов.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

«Изучение потенциалов электрической цепи.