ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ 1

 

Лабораторный практикум

 

 

Шымкент-2010

УДК 621.316

Составители: Ильясов Р.М., Апсеметова А.Т.  Лабораторный практикум по дисциплине: «Теория электрических цепей 1» - Шымкент: ЮКГУ им.МАуезова; 2010.-72

 

    Лабораторный практикум составлен в соответствии с требованиями учебного плана и программой дисциплины «Теория электрических цепей 1» и включают все необходимые сведения по выполнению лабораторных занятий курса.

 

Лабораторный практикум предназначен для студентов специальности
5В0719 «Радиотехника, электроника и телекоммуникация»

 

 

    Краткая аннотация. Лабораторный практикум позволяет выполнить в соответствии с рабочей учебной программой пятнадцать работ и охватывает основные части курса «Теория электрических цепей1».

 

Рецензент: Романенко А.Ф. – заведующий кафедрой «Электроэнергетика»,

                                          ЮКГУ им. М.Ауэзова           

             Турмамбеков Т.А. – д.т.н., проректор, МКТУ им. Х.А.Яссави

                                                         

Рассмотрено и рекомендовано к печати заседанием кафедры Электроэнергетика (протокол № 6 от « 20 » 04 2010 г.) и

методической комиссией факультета _Информационных технологий телекоммуникации и автоматизированных систем

(протокол № 8  от « 14» 05 2010 г.)

 

 

    Рекомендовано к изданию Учебно-методическим советом ЮКГУ им. М.Ауезова, протокол № 8 от « 08 » 07 2010 г.

 

© Южно-Казахстанский государственный университет им.М.Ауезова, 2010

 

Ответственный за выпуск

 

Содержание

Введение ………………………………………………………………………….….6

Лабораторная работа №1

Измерения приборами лабораторного стенда ………………………………….. 10

Лабораторная работа №2

Линейная электрическая цепь постоянного тока…………………………… …..13

Лабораторная работа №3

Определение эквивалентных параметров пассивных двухполюсников……….18

Лабораторная работа №4

Исследование цепи синусоидального тока ………………………………………23

Лабораторная работа №5

Исследование цепи синусоидального тока с индуктивно связанными

элементами …………………………………………………………………………29

Лабораторная работа №6

Исследование резонанса в цепи с последовательно соединенными

элементами R , L , C …………………………………………………………………36

Лабораторная работа №7

Резонансные характеристики цепи с последовательно

соединенными элементами R , L , C ....................................................................42

Лабораторная работа №8

Исследование режима резонанса при параллельном соединении

катушки индуктивности и конденсатора ………………………………………47

Лабораторная работа №9

Трехфазная цепь, соединенная звездой ………………………………………….52

Лабораторная работа №10

Трехфазная цепь, соединенная треугольником ………………………………….61

Лабораторная работа №11

Исследование линейной электрической цепи  несинусоидального

периодического тока……………………………………………………………….65

Список использованной литературы……………………………………………...72

 

 

Введение

 

1.1  Общие указания и правила выполнения лабораторных работ

 

Выполнение лабораторных работ - важная часть учебного процесса, преследующая цель более глубокого усвоения теоретических положений изучаемой дисциплины и приобретения навыков исследовательской работы.

Перед началом лабораторных работ студенты должны изучить правила и технику безопасности работы в лаборатории.

Для успешного проведения лабораторных занятий каждая лабораторная работа выполняется бригадой в составе 2-3 человека. Бригада обязана проделать все лабораторные работы, предусмотренные учебным планом кафедры.

До начала очередной лабораторной работы студент должен ознакомиться с соответствующими указаниями и рекомендованной литературой. Перед выполнением работы необходимо иметь заранее заготовленную форму протокола измерений.

Прежде чем приступить к выполнению работы, студент должен твердо знать теоретический материал темы, к которой принадлежит данная работа, ясно представлять поставленную в работе задачу, способы ее разрешения и ожидаемые результаты.

Вся экспериментальная часть работы выполняется в полном объеме и той последовательности, как это предусмотрено данными методическими рекомендациями, под наблюдением преподавателя.

Электрические схемы для проведения лабораторных работ следует собирать по рисунку, предварительно вычерченному на бумаге. Это ускоряет сборку схемы и предохраняет от возможных ошибок. При вычерчивании схемы особое внимание должно быть обращено на правильность условных обозначений элементов схемы.

Сборка схемы является ответственной частью каждой лабораторной работы, так как от правильности сборки схемы зависит надежность получаемых результатов. При сборке схемы рекомендуется подключать к клеммам измерительных приборов и элементов блоков не более двух проводников.

Если составляются сложные схемы, следует придерживаться определенного порядка: сначала соединяются последовательно цепи всех приборов с соответствующей аппаратурой, а затем - все параллельные цепи приборов и аппаратура, относящаяся к ним.

Соединяя схемы, следует обратить внимание на правильное включение генераторных зажимов приборов (фазометра, ваттметра).

В работах на постоянном токе, необходимо также следить за правильным включением приборов, поскольку показания их зависят от направления тока.

Включать напряжение для производства опыта можно только после проверки схемы преподавателем или лаборантом.

Приступая к работе, нужно наметить порядок проведения отдельных операций  измерений, придерживаться установленного порядка в продолжение всей работы. Во всех случаях, когда возникает сомнение в правильности полученных результатов  измерений, необходимо их повторить.

Обращение с приборами и оборудованием требует большой осторожности и внимательности!

 

1.2  Составление протокола измерений

 

Протокол измерений должен вестись с особой тщательностью, так как он является единственным документом, остающимся в распоряжении экспериментаторов. В протоколе должны отмечаться содержание соответствующего пункта лабораторной работы по программе, электрическая схема, по которой производились измерения.

Запись измерений необходимо вести карандашом в таблицах, указывая в заголовках граф таблиц наименование измеряемых величин и единицы измерения.

Запись результатов измерений по приборам необходимо производить в такой форме, как они получены (например, в делениях шкалы) без каких-либо пересчетов в уме, хотя бы простейших, иначе при обработке результатов измерения нельзя будет установить, является ли неправильная запись результатом ошибки при подсчете или при наблюдении. Записывая результат измерений в делениях шкалы, необходимо указать постоянную прибора (цену деления).

Ошибочные записи, промахи и сомнительные наблюдения зачеркиваются, но так, чтобы зачеркнутое можно было разобрать.

Если проведение опыта требует выполнения предварительных расчетов, то в протоколе должны быть указаны формулы, по которым они производились и числовые значения, подставленные в формулы.

Рекомендуется после выполнения каждого пункта работы производить, хотя бы ориентировочно, требуемые программой расчеты и построения. Это дает возможность установить правильность проведения опыта.

Результаты измерений предъявляются для просмотра преподавателю до разборки схемы, затем обводятся чернилами.

Если результаты наблюдений оказываются неудовлетворительными, то опыт необходимо повторить. Удовлетворительные результаты подписываются преподавателем.

1.3  Составление отчета

 

На основании протокола измерений составляется отчет о работе, который включает все данные, занесенные в протокол наблюдений, а также все вычисления и построения, требуемые программой.

Вся графическая часть выполняется на миллиметровой бумаге и подклеивается в соответствующем месте отчета. При построении кривых следует выбирать масштабы, которые давали бы возможность легко пользоваться графиком. Рекомендуется применять шкалы, масштаб которых выражается числами 1, 2, 5, умноженными на , где n-целое число. Координатные оси должны быть обозначены с указанием единиц измерения.

На графиках экспериментальных зависимостей обязательно должны быть отмечены точки кривой, полученные в результате эксперимента. Пример построения графика дан на рисунке 1. На расчетных кривых точки не ставятся (пунктирные линии на рисунке  1).

 

 

Рисунок 1

 

Если на одном поле графика требуется нанести несколько кривых, причем размерность величин, откладываемых по оси ординат, различная, то для каждой величины должна быть дана шкала с условным обозначением величины (рисунок 1). Векторные и круговые диаграммы должны быть построены в масштабе с указанием его на диаграмме.

Масштаб на векторных и круговых диаграммах обозначается указанием масштабного коэффициента. Так, если 1 см на диаграмме соответствует 5 В, то следует писать т_и = 5 В/см. Аналогично для тока, если 1 мм на диаграмме соответствует 0,1 А, то следует писать m_i = 0,1 А/мм.

Отчет представляется преподавателю к следующему лабораторному занятию отдельно каждым студентом. Без сдачи отчета студент не допускается к выполнению очередной работы.

Кроме того, вместе с отчетами каждая бригада представляет протокол измерений, подписанный ранее преподавателем.

 

1.4  Компьютерный измерительный комплекс

 

Компьютерный измерительный комплекс состоит из модуля ВВОД-ВЫВОД лабораторного стенда и компьютера с установленным программным обеспечением LCView. Компьютер подключается к модулю ВВОД-ВЫВОД посредством кабеля DB37-DB25.

Все входы модуля ВВОД-ВЫВОД имеют два диапазона измерения: 20 В - для измерения напряжения; 0,5 В - для измерения тока с использованием дополнительных шунтов.

В большинстве работ используется следующая настройка входов:

· ВХОД 1 измеряет напряжение. Переключатель U установлен в положение 20 В.

· ВХОДЫ 2, 3, 4 измеряют ток. Переключатель U установлен в положение 0,5 В.

При измерениях напряжений соответствующие входы модуля ВВОД-ВЫВОД подключаются к схеме электрической цепи непосредственно (параллельно исследуемому участку). Для измерения тока в ветвь электрической цепи необходимо включить шунт - один из каналов А1, А2, ...А6 блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ. Токовый вход модуля ВВОД-ВЫВОД включается параллельно шунту. На рисунке  2 показан вариант подключения модуля ВВОД-ВЫВОД для измерения напряжения на участке цепи и токов в трех разных ветвях цепи. Входы 1 и 2 при их совместном использовании измеряют активную мощность Р. Кроме того, Входы 1 и 2 измеряют и величину утла сдвига фаз φ между мгновенными значениями синусоидальных напряжения и и тока i.

Рисунок 2

 

виртуальных измерений LCView осуществляется следующим образом:

· Включить компьютер, дождаться окончания загрузки Windows;

· Запустить LCView . В центре экрана монитора появляется список лабораторных работ; справа в верху- надпись «Автоматическое управление».

· Выбрать требуемую работу. На экране появляются окна измерительных приборов.

· Для окончания работы программы LCView необходимо:

· Правой кнопкой мыши «кликнуть» на ярлыке «Автоматическое управление».

· В появившимся списке, выбрать «Закрыть».

 

Лабораторная работа № 1

 

Измерения приборами лабораторного стенда

 

Целью работы: ознакомление с оборудованием лабораторного стенда и компьютерным измерительным комплексом.

 

1 Общие сведения

 

Электрический ток, напряжение и мощность являются основными физическими величинами, характеризующими электромагнитные процессы в электрической цепи.

Напряжение на участке электрической цепи измеряется вольтметром, включенным между двумя точками цепи параллельно этому участку. Ток цепи измеряется амперметром, включенным последовательно с цепью.

Мощность измеряется ваттметром. Токовая цепь ваттметра включается

последовательно с цепью, а цепь напряжения ваттметра - параллельно. Схема включения вольтметра, амперметра и ваттметра показана на рисунке  1.1.

Рисунок 1.1. Схема включения приборов

 

2  Содержание и порядок выполнения работы

 

Схема замещения исследуемой электрической цепи представлена на рисунке  1П протокола измерений.

В работе используются источники постоянного напряжения 0 - 12 В из блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ UZ4 и синусоидального напряжения 0 - 9 В из блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ UZ3. Резистор R электрической цепи выбирается из блока МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ; конденсатор С и катушка индуктивности L, R_K - из блока МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. Шунты R_ш1, R_ш2, R_ш3  - резисторы каналов А1, А2, A3 из блока МОДУЛЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ.

Ввод данных измерений в компьютер выполняет блок ВВОД-ВЫВОД. Вход 1 модуля ВВОД-ВЫВОД предназначен для измерения напряжений на участках цепи, Входы 2, 3, 4 - для измерения токов ветвей (смотри п 1.4 введения). Входы 1 и 2 при их совместном использовании измеряют активную мощность Р.

Собрать электрическую цепь по схеме рисунок  I П протокола измерений.

Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ величину R = 47 Ом.

Установить в блоке МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ величины индуктивности L = 80 мГн и емкости С = 33 мкФ.

Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

Запустить программу виртуальных измерений LCView. Для этого:

· Включить компьютер, дождаться окончания загрузки Windows;

· Запустить программу LCView. В центре экрана монитора появляется список лабораторных работ; справа вверху появляется надпись «Автоматическое управление».

· Выбрать работу №1 «Измерения приборами лабораторного стенда ТЭЦ-НР».

· На экране появляются окна измерительных приборов:

←результат измерения напряжения на участке цепи;

← результаты измерения токов соответствующих ветвей;
← результат измерения мощности.

 

· Включить выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ.

· Включить тумблеры SA3 источника UZ4 и Сеть модуля ВВОД-ВЫВОД.

· Подключить Вход 1 модуля ВВОД-ВЫВОД к источнику UZ4 и установить регулятором величину постоянного напряжения U = 10 В.

· Списать с экрана монитора в таблицу 1 протокол результаты измерений напряжения U, токов I₁, I₂, I₃ и активной мощности Р.

· Поочередно подключая Вход 1 модуля ВВОД-ВЫВОД к участкам с напряжениями U₁ и U₂₃ измерить их величины. Измеренные величины занести в таблицу 1 протокола.

· Выключить тумблер SA3 модуля питания UZ4.

· Заменить модуль питания UZ4 на источник синусоидального напряжения модуль питания UZ3.

· Включить тумблер SA2 источника UZ3.

· Подключить Вход 1 модуля ВВОД-ВЫВОД к выходу источника UZ3 и установить регулятором величину действующего значения синусоидального напряжения U = 7-8 В.

· Повторить измерения, результаты записать в таблицу 2 протокола.

· Выключить тумблеры SA2 модуля питания UZ3 и Сеть модуля ВВОД-ВЫВОД.

· Выключить выключатель QF блока МОДУЛЬ ПИТАНИЯ.

· Протокол измерений утвердить у преподавателя.

Окончить работу программы LCView. Для этого:

· Правой кнопкой мыши «юшкнуть» на ярлыке «Автоматическое управление».

· В появившемся списке выбрать «Закрыть».

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: