WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
каф. ТОЭ ЭЛТИ ТПУ каф. ТОЭ ЭЛТИ ТПУ Федеральное агентство по образованию УДК 621.313 Томский политехнический университет Руководство к лабораторным работам по теоретическим основам элек тротехники на учебном лабораторном комплексе. Часть 1. Для студен тов ЭЛТИ и ИДО. Установившиеся режимы линейных электрических цепей. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 64 с.

Утверждаю Зам. директора ЭЛТИ Составители: доц., канд. техн. наук В.Д. Эськов доц., канд. техн. наук Г.В. Носов _ А.Н. Дудкин доц., канд. техн. наук В.А. Зорин "_" _ 2005 г.

Рецензент профессор, доктор технических наук Ю.П. Усов РУКОВОДСТВО К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ Руководство рассмотрено и рекомендовано к изданию методическим ПО ТЕОРЕТИЧЕСКИМ ОСНОВАМ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ НА семинаром кафедры теоретической и общей электротехники ЭЛТИ УЧЕБНОМ ЛАБОРАТОРНОМ КОМПЛЕКСЕ " 6 " октября 2005 г.

Часть 1 для студентов ЭЛТИ и ИДО Зав. кафедрой УСТАНОВИВШИЕСЯ РЕЖИМЫ доц., канд. техн. наук Г.В. Носов ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ Одобрено учебно-методической комиссией ЭЛТИ.

Председатель учебно-методической комиссии В.И. Готман Томск 2006 каф.ТОЭ ЭЛТИ ТПУ каф.ТОЭ ЭЛТИ ТПУ ВВЕДЕНИЕ 8. Получив допуск к работе, студенты собирают цепь на закреплён ном за ними рабочем месте. Собранная цепь предъявляется на проРуководство предназначено для студентов Электротехническо- верку преподавателю. Н е д о п у с к а е т с я включение цепи без го института Томского политехнического университета (ЭЛТИ ТПУ), разрешения преподавателя.

которые изучают курс «Теоретические основы электротехники» (ТОЭ) 9. После проверки цепи преподавателем студенты приступают к экси выполняют лабораторные работы по этой дисциплине на стендах периментам, которые проводят с соблюдением правил техники учебно-лабораторного комплекса, разработанного в Южно-Уральском безопасности. Результаты наблюдений и вычислений вносятся в государственном университете и изготовленного в НПО «Точмашпри- таблицы протокола.

бор». 10. По окончании работы протокол предъявляется преподавателю.

Руководство содержит описания лабораторных работ по уста- Только п о с л е п о д п и с и протокола преподавателем, студенновившимся режимам линейных электрических цепей и методические ты разбирают цепь.

указания по их выполнению с учетом специфики комплектации стен- 11. На основании протоколов студенты производят обработку резульдов и возможностей реализации на них цели каждой из лабораторных татов наблюдений и оформляют отчёты.

работ.

Меры безопасности Общие правила работы в электротехнической лаборатории 1. Сборка электрических цепей производится проводами с исправной изоляцией при отключённом напряжении.

1. В лаборатории необходимо соблюдать тишину, чистоту и порядок. 2. Включение собранных цепей в работу производится только с раз2. Перед занятием в лаборатории студенты обязаны прослушать ин- решения преподавателя.

структаж, познакомиться с оборудованием и изучить правила тех- 3. Касаться руками клемм, открытых токоведущих частей приники безопасности. боров и аппаратов при включённом напряжении запрещается.

3. Для выполнения работ студенты объединяются в постоянные бри- 4. Все переключения в электрических цепях и их разборку необходигады по 2-3 человека. мо производить только при снятом напряжении.

4. К предстоящей лабораторной работе студенты готовятся заранее, ознакомившись с описанием работы и рекомендованной литерату- После выполнения работы электрическая цепь должна быть разобрана, рой. Результаты подготовки записываются в тетрадь протоколов, рабочее место убрано, дополнительные приборы сданы преподавателю.

наличие которой обязательно для каждого студента.

5. В тетрадь протоколов при подготовке необходимо внести цель ра- Описание лабораторного стенда боты, основные соотношения, схемы, заготовки таблиц, ответы на контрольные вопросы. Стенд учебного лабораторного комплекса состоит из трех бло6. По результатам выполненной работы каждым студентом аккуратно ков: генераторов напряжений, наборной панели и мультиметров. К оформляется отчёт. В отчёте приводятся: цель работы, электриче- стенду прилагаются соединительные провода и набор миниблоков наская схема, основные соотношения, таблицы с результатами опы- грузочных элементов, полупроводниковых приборов и трансформатотов и расчётов, примеры расчётов, графики зависимостей, сопро- ров.

вождаемые пояснениями, анализ полученных результатов и выво- 1. Блок генераторов напряжений включает в себя три разновидноды. сти источников питания.

7. Преподаватель принимает отчёты по предыдущей работе и прове- a) Источники синусоидального напряжения промышленной частоты ряет готовность студента к предстоящей работе. Н е п о д г о т о в - (50 Гц): однофазный генератор (напряжение 24 В, ток до 0,1А) и л е н н ы е студенты, у которых отсутствуют отчёты или тетрадь трехфазный генератор (фазное напряжение 7 В, ток до 0,2А) с вывепротоколов, к работе не допускаются. денной нейтральной точкой (N).

3 каф.ТОЭ ЭЛТИ ТПУ каф.ТОЭ ЭЛТИ ТПУ b) Генератор напряжений специальной формы. Форма напряжения следует установить напротив необходимого предела измерения в один устанавливается с помощью переключателя “Форма”. Возможно поиз пяти секторов (, V=, V, A=, A ).

лучение синусоидального напряжения, частота которого регулируется в пределах от 200 Гц до 20 кГц или прямоугольных униполярных и Пример 1. Измерение постоянного напряжения до 15 В (набиполярных импульсов. Величина действующего значения напряжепример, напряжения источника).



ния изменяется регулятором “Амплитуда”. При этом следует иметь в Установить риску переключателя рода работ в сектор V= напротив виду, что при изменении частоты в широких пределах меняется и вепредела 20 В. Соединить гнездо Com мультиметра с выводом “-” на личина напряжения. Так что для обеспечения одинакового напряжелицевой панели генератора, напряжение которого предстоит измерить, ния при разных частотах нужно использовать и регулятор “Амплитуа гнездо V с выводом “+”. Перевести общий выключатель блока да”.

мультиметров “Сеть” в положение “вкл”, затем нажать индивидуальc) Три генератора постоянного напряжения 15 В (ток до 0,2А), из ный выключатель задействованного мультиметра (красная кнопка).

которых один с регулируемым напряжением от 0 до 15 В. С помощью Включить тумблер на лицевой панели генератора. На шкале прибора тумблера (переключателя) можно либо подать напряжение от источвысвечивается величина измеряемого напряжения. Если бы перед поника на выходные зажимы (верхнее положение), либо отключить его казанием прибора появляется знак “-”, то это означало бы, что полярс одновременным замыканием накоротко выходных зажимов (нижнее ность прибора не соответствует полярности напряжения.

положение тумблера).

В скобках для каждого из перечисленных источников указан Пример 2. Измерение переменного тока до 200 мA.

допустимый ток. Если параметры нагрузки таковы, что ток превышает Риску переключателя установить на предел 200 mА в секторе A. Поддопустимый, на стенде загорается красная лампочка. Работать с горясоединить мультиметр (гнезда Com и A) к гнездам наборной панели.

щей лампочкой запрещено, чтобы не вывести из строя источник. ИсВключить прибор с помощью клавиши “Сеть” и красной кнопки.

точники включаются в работу и отключаются выключателем “Сеть”.

Снять со шкалы показание.

2. Наборная панель состоит из штепсельных гнезд и служит для сборки электрических цепей. Гнезда соединены между собой попарно, При необходимости можно подключать и другие измерительпо четыре и по двенадцать. В них включаются двухполюсные блоки.

ные приборы (фазометр, ваттметр, осциллограф др.) к наборной панели Поэтому при последовательном соединении элементов достаточно испо схеме, приведенной в описании лабораторной работы.

пользовать сдвоенные гнезда. А для формирования узлов разветвленных цепей используются объединения по четыре и по двенадцать 4. Соединительные провода предназначены для сборки электричегнезд.

ской цепи. Используются три вида проводов.

3. Блок мультиметров состоит из трех одинаковых многофункциоa) Три пары (красный и черный со специальными наконечниками) нальных измерительных приборов. Они могут быть использованы для проводов служат для надежного подключения мультиметров.

измерения активных сопротивлений (гнездо ), постоянного и переb) Провода разной длины синего и белого цветов со штекерами на менного тока до 2 А (гнездо А) или постоянного и переменного напряконцах используются для соединения источников с наборной панежения до 600 В (гнездо V - общее с ). Гнездо 10 А в лабораторных лью, а также для соединения гнезд этой панели между собой при работах не используется.

сборке цепи.

В одно из этих гнезд включается штекер одного из проводов, c) Переходники, по виду напоминающие штепсельные вилки с досоединяющих прибор наборной панелью. Штекер другого вставляется полнительным контактным гнездом, предназначены для соединения в гнездо СОМ (common - в переводе “общее”), которое используется расположенных рядом гнезд панели (иногда с образованием узла с при измерении любой величины.

тремя ветвями). Их также целесообразно использовать в тех работах, Переключатель рода работ позволяет измерить ту или иную где на определенных этапах требуется исключить элемент (замкнуть величину с необходимой точностью. Для этого риску переключателя его накоротко). Например, если в начале работы требуется исключить из цепи емкость, то на ее место и включается эта вилка, а когда пона 5 каф.ТОЭ ЭЛТИ ТПУ каф.ТОЭ ЭЛТИ ТПУ добится емкость, то она и подсоединяется вместо удаленной из пане- Таблица 3. Катушки индуктивности ли вилки.

Номинал (мГн) 10 40 Следует стремиться собирать электрическую цепь «красиво», расчетКоличество 1 1 ливо располагая миниблоки на наборной панели, обходясь минимально Допустимый ток (мА) 90 65 необходимым количеством проводов.

5. Набор миниблоков (двухполюсников и четырехполюсников) для Четыре двухобмоточных трансформатора с одинаковыми сборки пассивной части цепи. В их число входят линейные резисторы, двухстержневыми магнитопроводами имеют взаимозаменяемые обпотенциометры, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформамотки с числами витков 100, 300, 900.

торы, ключ, лампа, нелинейный резистор, полупроводниковые прибоПолупроводниковые приборы: терморезисторы (6,8 кОм и ры.

50 Ом), фоторезистор и работающая с ним в паре лампа на 10 В, шесть На миниблоках указывается условное обозначение, номинал диодов (100 В, 1 А), стабилитрон (10 В, 5 мА), светодиод (20 мА), ванагрузочного элемента и допустимые величины тока, напряжения или рикап, симистор, биполярные транзисторы с p-n-p и n-p-n переходом, мощности, превышать которые при выполнении лабораторной работы однопереходный и полевой транзисторы, тиристор и микросхема, ранедопустимо. Например, все линейные резисторы имеют допустимую ботающая как усилитель постоянного тока.

мощность 2 Вт. Ниже приводятся краткие сведения о миниблоках (часть в таблицах).





РАБОТА ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ Таблица 1. Линейные резисторы ПОСТОЯННОГО ТОКА Номинал (Ом) 10 22 33 47 100 150 220 330 470 Количество 1 2 1 1 1 1 1 1 1 Цель работы. Проверить выполнение законов Кирхгофа, принципов наложения и взаимности, теорему о линейных соотношениНоминал (кОм) 1 2,2 4,7 10 22 33 47 100 ях.

Количество 3 1 2 2 1 1 1 2 Пояснения к работе Регулируемые сопротивления (потенциометры) имеют максимальные значения сопротивлений 1 кОм и 10 кОм, а мощность по 1 Вт Первый закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма токов в узле каждый. Нелинейный резистор рассчитан на напряжение до 18 В и ток равна нулю. С одним знаком учитываются токи, подтекающие к узлу, а до 1 мА.

с другим – отходящие от него:

I = 0.

Таблица 2. Конденсаторы Второй закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма падений напряжения в контуре равна алгебраической сумме ЭДС контура (в левой Номинал (мкФ) 0,01 0,1 0,22 0,47 1 10 100 части со знаком «плюс» учитываются падения напряжения на тех элеКоличество 1 1 1 1 1 1 1 ментах, токи в которых совпадают с выбранным направлением обхода Напряжение 100 100 63 63 63 63 63 контура, в правой – ЭДС тех источников, стрелки которых совпадают с (В) направлением обхода):

Примечание Электролитические IR = E.

Взаимно независимыми уравнениями являются уравнения для Ключ позволяет осуществить разрыв ветви, в которую он токов всех узлов цепи за исключением одного. Для любой цепи взаимвключен последовательно, или замкнуть накоротко узлы, к которым он но независимые уравнения для напряжений получаются, если, записав присоединен параллельно.

уравнение для любого контура, мысленно разорвать в нем одну ветвь, а следующие уравнения также с разрывом ветви записывать для остав 7 каф.ТОЭ ЭЛТИ ТПУ каф.ТОЭ ЭЛТИ ТПУ шихся целых контуров до их исчерпания. Уравнения для напряжений пределах от 5 до 14 вольт, а ЭДС Е2 должна оставаться неизменной во всех контуров – ячеек плоской (планарной) цепи кроме внешнего кон- всех опытах. С помощью переключателей (тумблеров на стенде) К1 и тура взаимно независимы. К2 источники ЭДС либо включаются в цепь (верхнее положение тумбПринцип наложения. Ток любой ветви линейной электриче- леров), либо заменяются проводником с сопротивлением практически ской цепи с несколькими источниками может быть представлен в виде равным нулю (нижнее положение как на схеме, так и на стенде).

алгебраической суммы составляющих от действия каждого источника Перед сборкой схемы величины ЭДС следует измерить вольтв отдельности. метром с пределом измерения 20 В, причем величину Е1 следует устаПринцип взаимности. Если в пассивной линейной цепи выде- новить в соответствии с вариантом из табл. 1.1, указанным преподавалить две ветви ab и cd, в одну из них включить единственную ЭДС телем. Там же приведены и рекомендуемые значения сопротивлений Еab = Е, а в другой измерить ток Icd = I, затем переставить ту же ЭДС R1, R2, R3. При сборке схемы необходимо обратить внимание на полярво вторую ветвь (Еcd = Е), а ток измерить в первой, то эти два тока ности источников и приборов (в частности зажим СОМ подключается окажутся равными (Iab = I). к корпусу прибора и соответствует знаку «минус»). В процессе работы Теорема о линейных соотношениях. Если в линейной электри- все три мультиметра используются для измерения постоянных токов в ческой цепи изменять какой-либо один параметр (ЭДС, сопротивление ветвях схемы (предел до 200 мА).

или задающий ток источника), то любые две величины (токи или напряжения) окажутся связанными линейным соотношением вида Таблица 1.у = ах + b.

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Теорема компенсации. Любой двухполюсник можно заменить Е1 В 5 6 7 8 9 10 11 12 13 источником ЭДС, равной напряжению на зажимах двухполюсника и R1 Ом 100 150 220 100 150 220 100 220 330 имеющей ту же полярность, и при этом токи и напряжения остальной R2 Ом 150 100 100 220 220 150 220 100 100 части цепи не изменятся.

R3 Ом 220 220 150 150 100 100 150 330 220 Схема электрической цепи Подготовка к работе В работе используется электрическая цепь, схема которой поПроработав теоретический материал, ответить на вопросы.

казана на рис. 1.1.

1. Как выбирать контуры, чтобы уравнения Кирхгофа для них оказались взаимно независимыми 2. На рис. 1.2 дана структурная схема некоторой цепи (ветви изображены линиями, узлы – точками). Определите для нее число взаимно независимых уравнений, которые можно составить по первому и второму законам Кирхгофа.

В качестве источников питания используются генераторы постоянных напряжений, внутренние сопротивления которых малы по сравнению с сопротивлением резисторов R1, R2, R3. При этом в качестве ЭДС Е1 следует выбрать источник с напряжением, регулируемым в 9 каф.ТОЭ ЭЛТИ ТПУ каф.ТОЭ ЭЛТИ ТПУ 3. На рис. 1.3 изображена исследуемая цепь без измерительных при- табл. 1.3. Убедиться, что закон выполняется. Подсчитать сумму падеборов и ключей. Запишите для нее необходимое число взаимно незави- ний напряжений в левом (1) и правом (2) контурах схемы для всех трех симых уравнений по законам Кирхгофа. опытов. Результаты внести в табл. 1.3 и сравнить их с соответствую4. Каковы правила знаков при записи уравнений Кирхгофа щими ЭДС в каждом из опытов.

5. В чем сущность принципа наложения и как его проверить на примере цепи рис.1.1 Таблица 1.6. Поясните принцип взаимности применительно к цепи рис. 1.3 с Показания ЭДС Результаты вычислений одной ЭДС Е1 и выведите формулы для аналитической его проверки приборов (докажите тождество выражений для двух токов).

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.