Файл: Руководство по выполнению базовых экспериментов эцпет. 001 Рбэ (902) 2006.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.01.2024

Просмотров: 573

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Содержание

Введение

1. Описание комплекта типового лабораторного оборудования «Теоретические основы электротехники» 1.1. Общие сведения 1.1.1. Компоновка оборудования Общая компоновка типового комплекта оборудования в стендовом исполнении показано на рис. 1.1. На лабораторном столе закреплена рама, в которой устанавливаются отдельные блоки. Расположение блоков жёстко не фиксировано. Оно может изменяться для удобства проведения того или иного конкретного эксперимента. Наборная панель, на которой собирается электрическая цепь из миниблоков может устанавливаться и непосредственно на столе. Рис.1.1В выдвижных ящиках хранятся наборы миниблоков и устройств, соединительные провода, перемычки и кабели, методические материалы. Один из наборов миниблоков показан на рис. 1.1 на столе. Ящики имеют встроенные замки. 1.1.2. Блок генераторов напряжений Лицевая панель блока генераторов напряжений показана на рис. 1.2. Блок состоит из генератора синусоидальных напряжений, генератора напряжений специальной формы и генератора постоянных напряжений.Все генераторы включаются и выключаются общим выключателем «СЕТЬ» и защищены от внутренних коротких замыканий плавким предохранителем с номинальным током 2 А. Рис.1.2На лицевой панели блока указаны номинальные напряжение и ток каждого источника напряжения, а также диапазоны изменения регулируемых выходных величин. Все источники напряжений гальванически изолированы друг от друга и от корпуса блока и защищены от перегрузок и внешних коротких замыканий самовосстанавливающимися предохранителями с номинальным током 0,2 А. О срабатывании предохранителя свидетельствует индикатор «I >».Генератор синусоидальных напряжений содержит однофазный источник напряжения 24 В (вторичная обмотка питающего трансформатора 220/24 В) и трёхфазный стабилизированный по амплитуде выходного напряжения преобразователь однофазного напряжения в трёхфазное. Выходное сопротивление трёхфазного источника в рабочем диапазоне токов близко к нулю.Генератор напряжений специальной формы вырабатывает на выходе синусоидальный, прямоугольный двухполярный или прямоугольный однополярный сигнал в зависимости от положения переключателя «ФОРМА».Регулировка выходной частоты генератора напряжений специальной формы производится энкодером-потенциометром. Регулировка выходной частоты возможна в двух режимах:- Режим точной настройки частоты с малым шагом (величина шага зависит от величины частоты). При работе энкодера-потенциометра в этом режиме светодиод, показывающий форму выходного напряжения генератора мигает.- Режим подекадного переключения выходной частоты. При повороте энкодера-потенциометра на один шаг выходная частота меняется в 10 раз. При работе энкодера-потенциометра в этом режиме светодиод, показывающий форму выходного напряжения генератора постоянно горит.Переключение между режимами производится путем нажатия ручки энкодера-потенциометра.При повороте ручки энкодера меняется выходная частота и ее величина отображается на индикаторе с размерностью, показываемой светодиодами.Переключение формы выходного напряжения производится путем нажатия на кнопку ФОРМА. При этом соответствующий светодиод показывает форму выходного напряжения.Амплитуда сигнала регулируется потенциометром «АМПЛИТУДА».Генератор постоянных напряжений содержит три источника стабилизированного напряжения 15 В, гальванически изолированных друг от друга. Выходное напряжение одного из этих источников регулируется от 0 до 15 В десятиоборотным потенциометром. Выходные сопротивления этих источников также близки к нулю и все они допускают режим работы с обратным током (режим потребления энергии). Для получения постоянных напряжений больше 15 В они могут соединяться последовательно. Для исключения источников из собранной схемы цепи используются переключатели (тумблеры). Наборная панель Наборная панель служит для расположения на ней миниблоков в соответствии со схемой данного опыта. На рис. 1.3 показан фрагмент наборной панели с собранной схемой. Рис.1.3Гнёзда на этой панели соединены в узлы, как показано на ней линями. Поэтому часть соединений выполняется автоматически при установке миниблоков в гнёзда панели. Остальные соединения выполняются соединительными проводами и перемычками. Так на фрагменте цепи, показанной на рис.1.3, напряжение подаётся проводами через выключатель к одной из обмоток трансформатора. К другой обмотке подключены резистор и конденсатор, соединённые последовательно.Для измерения токов в ветвях цепи удаляется одна из перемычек и вместо неё в образовавшийся разрыв включается амперметр. Для измерения напряжений на элементах цепи параллельно рассматриваемому элементу включается вольтметр. Набор миниблоков по теории электрических цепей и основам электроники Миниблоки из представляют собой отдельные элементы электрических цепей (резисторы, конденсаторы, индуктивности диоды, транзисторы и т.п.), помещённые в прозрачные корпуса, имеющие штыри для соединения с гнёздами наборной панели. Некоторые миниблоки содержат несколько элементов, соединённых между собой или более сложные функциональные блоки. На этикетках миниблоков изображены условные обозначения элементов или упрощённые электрические схемы их соединения, показано расположение выводов и приведены основные технические характеристики. Миниблоки хранятся в специальном контейнере.Большинство миниблоков комплекта «Теория электрических цепей и основы электроники» содержат по одному элементу электрических цепей. Состав этого набора приведён в табл. 1.1.Таблица 1.1

1.2. Экспериментальная часть

2. Параметры синусоидального напряжения (тока)

2.1. Общие сведения

2.2. Экспериментальная часть

3. Активная мощность цепи синусоидального тока

3.1. Общие сведения

3.2. Экспериментальная часть

4. Цепи синусоидального тока с конденсаторами

4.1. Напряжение и ток конденсатора

4.2. Реактивное сопротивление конденсатора

4.3. Последовательное соединение конденсаторов

4.4. Параллельное соединение конденсаторов

4.5. Реактивная мощность конденсатора

5. Цепи синусоидального с катушками индуктивности

5.1. Напряжение и ток катушки индуктивности

5.2. Реактивное сопротивление катушки индуктивности

5.3. Последовательное соединение катушек индуктивности

5.4. Параллельное соединение катушек индуктивности

5.5. Реактивная мощность катушки индуктивности

6. Цепи синусоидального тока с резисторами, конденсаторами и катушками индуктивности

6.2. Параллельное соединение резистора и конденсатора

6.3. Последовательное соединение резистора и катушки индуктивности

6.4. Параллельное соединение резистора и катушки индуктивности

6.5. Последовательное соединение конденсатора и катушки индуктивности. Понятие о резонансе напряжений

6.6. Параллельное соединение конденсатора и катушки индуктивности.Понятие о резонансе токов

6.7. Частотные характеристикипоследовательного резонансного контура

6.8. Частотные характеристики параллельного резонансного контура

6.9. Мощности в цепи синусоидального тока

7. Трансформаторы

7.2. Коэффициент трансформации

7.4. Определение параметров схемы замещения и построение векторной диаграммы трансформатора

7.5. Внешняя характеристика и коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора

8. Трехфазные цепи синусоидального тока

8.1. Напряжения в трехфазной цепи

8.2. Трехфазная нагрузка, соединенная по схеме «звезда»

8.3. Трехфазные нагрузки, соединенные по схеме «треугольник»

8.4. Аварийные режимы трёхфазной цепи при соединении нагрузки в звезду

8.5 Аварийные режимы трёхфазной цепи при соединении нагрузки в треугольник

9. Расчёт и экспериментальное исследование цепи при несинусоидальном приложенном напряжении

9.1. Общие сведения

9.2. Экспериментальная часть

9.3. Приложение

10. Переходные процессы в линейных электрических цепях

10.1. Переходный процесс в цепи с конденсатором и резисторами

10.2. Процессы включения и отключения цепи с катушкой индуктивности

10.3. Затухающие синусоидальные колебания в R-L-C контуре

Литература

7.2. Коэффициент трансформации

7.2.1. Общие сведения



Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки трансформатора называют коэффициентом трансформации. Отношение чисел витков соответствует отношению первичного напряжения к вторичному при отсутствии нагрузки (холостом ходе) трансформатора и отношению вторичного тока к первичному при коротком замыкании.

В идеальном трансформаторе (при отсутствии потерь, при КСВ1 и бесконечно больших индуктивностях обмоток L1 и L2) при любой нагрузке:
КТР = W1 / W2 = U1 / U2 = I2 / I1

7.2.2. Экспериментальная часть



Задание
Измеряя напряжения и токи, определите коэффициенты трансформации при различных числах витков обмоток.

Порядок выполнения эксперимента


  • Соберите первичную (300 витков) и вторичную (100 витков) обмотки на разъемном сердечнике, как показано на рис. 7.2.1.





Рис. 7.2.1.


  • Подключите источник питания к выводам первичной обмотки согласно рис. 7.2.3 и установите синусоидальное напряжение U1 = 6 В, f = 1 кГц.

Р
ис. 7.2.3.


  • Измерьте вторичные напряжения U2 на выводах вторичных обмоток с числами витков 100, 300 и 900 при холостом ходе. Занесите результаты в таблицу 7.2.1.


Таблица 7.2.1

W1
W2
U1, В
U2, В
КТР

300
100
6






300
300
6






300
900
6









  • Вычислите значения коэффициента трансформации по формуле


КТР = U1 / U2


  • П
    роделайте опыт короткого замыкания, измерив первичные и вторичные токи при числах витков вторичной обмотки 100, 300 и 900, как показано на рис. 7.2.4 и занесите результаты измерений в таблицу 7.2.2. Ток I1 следует поддерживать неизменным, равным 50 мА.

Рис. 7.2.4.
КТР = I2 / I1

Таблица 7.2.2

W1
W2
I1, мА
I2, мА
КТР

300
100









300
300









300
900








7.3. Преобразование сопротивлений с помощью трансформатора

7.3.1. Общие сведения



Когда трансформатор ненагружен (холостой ход), отношение первичного напряжения к вторичному приблизительно равно отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток. Коэффициент трансформации
КТР = U1 / U2 = W1 / W2
При нагрузке имеет место ток I2 в нагрузочном резисторе RН, подключенном к выводам вторичной обмотки. Этот ток вызывает появление соответствующего тока в первичной обмотке
I1 = I2 / КТР
Через первичные напряжение и ток можно найти входное сопротивление трансформатора
R1 = U1 / I1.
Нагрузочное сопротивление можно определить как
R2 = RН = U2 / I2.
Взяв отношение сопротивлений, получаем
R1 / RН = (U1 / I1) / (U2 / I2) = КТР2
Или

R1 = RН КТР2.
Это означает, что сопротивление нагрузки RН преобразуется к первичной стороне трансформатора. В реальном трансформаторе, если учесть сопротивление обмоток, получается R1 несколько больше, чем RНКТР2.


7.3.2. Экспериментальная часть



Задание
Определите величины сопротивлений R1 и R2, измеряя токи и напряжения на первичной и вторичной сторонах трансформатора при различных соотношениях чисел витков обмоток и значениях сопротивления нагрузки RН. Определите входное сопротивление как R2КТР2 и сравните его с R1.
Порядок выполнения эксперимента


  • Соберите трансформатор на разъемном сердечнике с катушками, имеющими числа витков W1 = 300 и W2 = 100.




  • П
    одключите источник питания, как показано на рис. 7.3, и установите синусоидальное напряжение U1 = 6 В, f = 1 кГц (при RН = 10 Ом).


Рис. 7. 3.


  • Измерьте токи и напряжения при числах витков обмоток и сопротивлениях нагрузки согласно таблице 7.3.


Таблица 7.3

W1
W2
КТР
RН,

Ом
U1,

В
U2,

В
I1,

мА
I2,

мА
R1,

Ом
R2, Ом
К2ТРR2

300
100
3
10





















300
300
1
100





















300
900
0,33
1000
























  • Вычислите сопротивления R1 и R2 по формуле R = U / I.

  • Затем вычислите входное сопротивление по формуле К2ТРR2 и сравните его со значениями, найденными как U1 / I1.


Смотрите также файлы