Лабораторные работы по электротехнике

Математика
Примеры решения задач
Матрицы и определители
Действия над матрицами
Нахождение обратной матрицы
Прямая на плоскости
Аналитическая геометрия
Системы линейных алгебраических уравнений
Векторная алгебра
Начала анализа
Дифференциальное и интегральное исчисление
Кратные и криволинейные интегралы
Обыкновенные дифференциальные уравнения
Ряды
Теория поля
Элементы теории функций комплексного переменного
Найти координаты вектора
Кривые второго порядка

Исследование функций и построение графиков

Найти область определения функции
Основные элементарные функции
Функции трех переменных
Теория вероятности
Последовательность нанесения размеров
Изображение прямых, плоскостей и многогранников
Примеры построения многогранных поверхностей
Позиционные задачи на взаимопринадлежность
Пересечение прямой с координатными осями
Вращение прямой
Вращение плоскости
Проецирование прямой линии в точку

Решение метрических задач

Методичка по химии
Электронное строение атома
Химическая связь
Классы неорганических соединений
Элементы химической термодинамики и термохимии
Периодический закон и периодическая система Д.И. Менделеева
Химическая кинетика и химическое равновесие
Электролитическая диссоциация
Растворы
Коллоидные растворы
Растворы неэлектролитов
Окислительно-восстановительные реакции
Электрохимические процессы в гетерогенных системах
Коррозия металлов
Электролиз
Задачи по сопромату
Проверить прочность стального стержня
Расчеты на растяжение и сжатие
Геометрические характеристики плоских сечений
Определить осевые моменты инерции прямоугольника
Осевые моменты инерции плоских составных сечений
Дополнительные задачи на сдвиг
Расчет напряжений и деформаций валов
Построить эпюры крутящих моментов
Эпюры главных напряжений при изгибе
Расчет балок на жесткость
Определение перемещений при помощи интеграла Мора
Сварная балка
Совместное действие изгиба и кручения
Расчет толстостенных труб
Практические расчеты стержней на устойчивость
Упругий удар
Неупругое деформирование
Предельная нагрузка для балок
Лабораторный практикум
Лабораторные работы
Опытная проверка теории косого изгиба

Испытание стальной трубы на изгиб с кручением

Строительная механика
Учет подвижной статической нагрузки
Расчет шпренгельных ферм
Интеграл Мора
Бесшарнирная арк
Неразрезная балка
 

Лабораторная работа №8

Исследование пассивного четырехполюсника.

Цель работы: Экспериментальная проверка теории четырехполюсников и определение опытным путем параметров четырехполюсника.

Основные теоретические сведения.

Четырехполюсником называется часть электрической цепи, имеющая два входных и два выходных зажима.

Изображается четырехполюсник в виде прямоугольника с выходящими из него зажимами 1-1’ и 2-2’ (рис. 8-1).

Если внутри четырехполюсника отсутствуют источники энергии, четырехполюсник называется пассивным. Зажимы четырехполюсника 1-1’ будем считать входными, 2-2’ выходными.

Уравнения, связывающие входные и выходные токи и напряжения, могут быть записаны в различных формах: A,Y,Z,Н,G,В.

При записи уравнений в форме А пассивный четырехполюсник характеризуется четырьмя коэффициентами А,В,С,Д, которые входят в линейные уравнения, связывающие напряжения и токи на входе и на выходе четырехполюсника при любой нагрузке на выходных зажимах.

(8.1) (8.2)

Указанные коэффициенты, называемые постоянными четырехполюсника связана между собой равенством

AD-BC=1 (8.3)

Из уравнения (8.3) следует, что из четырех коэффициентов независимыми являются только три. Если у четырехполюсника поменять местами входные и выходные зажимы (рис. 8-2),

то получим уравнения:

где А’=D: В’=В, C'= С, Д’=А.

Уравнения четырехполюсника при "обратном" питании записываются в виде

Четырехполюсник называется симметричным, если при перемене местами источника питания и нагрузки, токи в источнике питания и нагрузке не изменяются. В симметричном четырехполюснике А=D.

Комплексные коэффициенты А,В,С,Д, входящие в уравнения (8.1), (8.2) можно определить аналитически по известной схеме соединений внутри четырехполюсника, а также экспериментально, когда внутреннее строение четырехполюсника неизвестно.

Комплексные входные сопротивления находят опытным путем с помощью ваттметра, амперметра и вольтметра. Производится обычно четыре опыта: опыт холостого хода и опыт короткого замыкания при "прямом питании" и то же при "обратном".

Для расчета необходимо лишь три опыта. Четвертый опыт служит для проверки.

Для каждого из этих опытов уравнения четырехполюсника запишутся:

Прямое питание:

- опыт холостого хода (I2=0).

- опыт короткого замыкания (U2=0)

Обратное питание:

- опыт холостого хода(I2=0)

- опыт короткого замыкания (U2=0)

Из этих выражений получаем комплексные входные сопротивле­ния четырехполюсника:

- при прямом питании.

- при обратном питании.

Комплексные входные сопротивления в каждом из опытов, определяются по показаниям амперметра, вольтметра и ваттметра.

где

Используя результаты опытов холостого хода и короткого замыкания можно определять постоянные четырехполюсника

Аналогичным образом можно определить постоянные четырехполюсника и других форм записи четырехполюсника.

Любой четырехполюсник может быть заменен эквивалентной схемой, состоящей из трех элементов. Таких схем замещения существуют две: Т-образная (рис. 8.3) и П-образная (рис. 8.4).

Связь между постоянными А,В,С,Д четырехполюсника и эквивалентной схемой характеризуется следующими выражениями:

Для Т-образной схемы:

Если известны А, В, С, Д, то можно определить z1, z2, z3:

Для П-образной схемы:

и обратно

Перечень оборудования

1. Источник переменного напряжения 36 В, f=50Гц.

2. Батарея конденсаторов со ступенчатым регулированием 94 мкФ.

3. Блок резисторов.

4. Вольтметр с пределом измерений 100 В.

5. Амперметры - 2шт. с пределом измерений 2А.

6. Ваттметр.

Содержание работы

Исследовать несимметричные и симметричные пассивные четырехполюсники. Определить экспериментально сопротивления холостого хода и короткого замыкания и по ним вычислять коэффициенты уравнений типа А. Провести, исследование режима работы симметричного, четырехполюсника на согласованную нагрузку.

Порядок выполнения работы.

1.Собрать схему для исследования Т или П-образного четырехполюсника (рис. 8-5). Схема четырехполюсника задается преподавателем.

2.Произвести опыты холостого хода и короткого замыкания при питании со стороны первичных и со стороны вторичных зажимов. Результаты измерений свести в таблицу 1.

3. Вычислить входные сопротивления четырехполюсника

z1X, z1K, z2X, z2K (zвх=zejφ)

Результаты занести в таблицу 1. Входные сопротивления рассчитываются по измеренным напряжению и току на выходе. Ваттметр служит для определения угла сдвига фаз φ1 между входными напряжением и токами.

Таблица 1

Характер режима

U

I

P

z

В

А

Вт

Ом

Холостой ход

z1x=

Короткое замыкание

z1к=

Холостой ход

z2x=

Короткое замыкание

z2к=

Чтобы определить знак угла, нужно кратковременно включить емкость С, замкнув ключ К1. Если при этом показания амперметра А1- возрастает, угол φ1 отрицателен если уменьшается - положителен.

4.По измеренным сопротивлениям холостого хода и короткого замыкания определить, постоянные четырёхполюсника А,В,С,Д.

Проверить насколько точно выполняется соотношение АД-ВС=I.

5.По известным коэффициентам А,В,С,Д определить параметры эквивалентной Т или П-образной схемы четырехполюсника (по указанию преподавателя).

6.Подключить к вторичным - выходным зажимам четырехполюсника активную нагрузку с Rp=0-100Ом (по указанию преподавателя). Измерить коэффициент передачи по напряжению.

7.Рассчитать коэффициент передачи и сравнить с результатами эксперимента.

8. Собрать симметричный четырехполюсник из активных сопротивлений (Т или П-образную схему по указа­нию преподавателя).

9.Рассчитать для этого четырехполюсника постоянные четырехполюс­ника А,В,С,Д, а также характеристическое сопротивление zС и коэффициент затухания α.

10.При согласованной нагрузке измерить входное сопротивление и постоянную передачи. Сопоставить результаты эксперимента и расчета.

Содержание отчета.

Отчет должен содержать:

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Схема исследования.

4. Перечень оборудования.

5. Таблицы с результатами измерений и вычислений.

6. Расчетные формулы.

7. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Определить параметры А,В,С,Д для четырехполюсника, схема которого приведена на рис. 8.6

2. Как изменяются параметры четырехполюсника А,В,С,Д, если напряжение на входе четырехполюсника увеличить вдвое?

3. Написать формулу для вычисления коэффициента передачи (передаточной функции) по напряжению () несимметричного четырехполюсника по заданному сопротивлению нагрузки zH и известным коэффициентам уравнений типа А.

4. Для симметричного четырехполюсника дать определение понятий: характеристическое сопротивление zС; согласованная нагрузка; постоянная передачи g; коэффициент затухания α; коэффициент фазы b. Показать, как вычисляются коэффициенты α и b по измеренным напряжениям на входе и выходе четырехполюсника при согласованной нагрузке.

5. Записать уравнения четырехполюсника через Н-параметры.

6. Каков порядок выполнения данной лабораторной работы?

7. Как проверить правильность определения коэффициентов четырехполюсника?

8. Объясните изменение входного тока при включении конденсатора С.

Экспериментальная часть

Задание

В электрической цепи с параллельным соединением резистора, конденсатора и катушки индуктивности (рис.1.7.1), проведите измерение тока, напряжения, активной и реактивной мощности цепи.

Рис.1.7.1

Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно схеме (рис.1.7.2), включив в нее вместо измерительных приборов соответствующие гнезда коннектора, подсоедините регулируемый источник синусоидального напряжения и установите с помощью мультиметра его параметры: U вблизи нуля, f = 1 кГц.

Рис. 1.7.2

Для проведения измерений тока, напряжения, активной и реактивной мощностей воспользуйтесь виртуальными измерительными приборами. Для этого приведите персональный компьютер в рабочее состояние. Запустите программу «ВП ТОЭ», откройте меню и выберите из него пункт «Приборы II».

Сделайте необходимые «подключения» виртуальных приборов к коннектору, установите род измеряемых величин и пределы измерения основного блока приборов:

V0 – действующее – 20 В

А1/А2 – действующее – 100 мА

А3/А4 - действующее – 100 мА

Увеличьте напряжение источника до 5В и убедитесь, что пределы измерений всех приборов установлены верно. При необходимости скорректируйте их.

В блоке «Приборы II» выберите из меню приборы «Активная мощность» и «Реактивная мощность» и «подключите» их к V0 и А1 (тем самым на входы ватт- и варметра подаются напряжение U источника питания и ток I, потребляемый от него всей цепью).

Запишите результаты измерений в табл. 1.1.

Таблица 1.1

U, B

I, A

IL, A

IC, A

IR, A

P, Вт

Q, Вар

Вопрос: Почему I ¹ IR + IL + IC?

Ответ: …..

Вопрос: Почему здесь Q>0 и в каком случае Q будет иметь отрицательное значение?

Ответ: …..

Трехфазные цепи синусоидального тока