Лабораторные работы по электротехнике

Графика
Курс лекций для студентов
художественно-графических факультетов
Геометрическое черчение
Начертательная геометрия
Конспект лекций
Практикум решения задач
начертательной геометрии
Машиностроительное черчение
Эскизирование деталей
Правила нанесения размеров
Практическое занятие
Решение метрических задач
Выполнение чертежей
Инженерная графика
База графических примеров
Теория механизмов и машин
Теоретическая механика
Основы технической механики
Сборник задач по математике
Примеры решения задач курсового расчета
Вычислить интеграл
Векторная алгебра и аналитическая геометрия
Тройные и двойные интегралы
Линейная алгебра
Ряд Фурье для четных и нечетных функций
Типовой расчет (задания из Кузнецова)
Вычисление площадей в декартовых координатах
Математический анализ
Информатика
Компьютерные сети
Выделенный канал
Средства анализа и управления сетями
Кабельная система
Базовые технологии локальных сетей
Сетевой уровень
Основы вычислительных систем
Сетевая технология
Мобильный Internet
Руководства по техническому обслуживанию ПК
Руководство по глобальной компьютерной сети
Сборник задач по физике
Физика решение задач
Ядерная физика
Законы теплового излучения
Решение задач по электротехнике
использование MATLAB
Язык программирования MATLAB
Расчет электрических цепей
Моделирование цепей переменного тока
Лекции ТКМ
Электротехнические материалы
Атомная энергетика
Ядерные реакторы
Основы ядерной физики
Использование атомной энергетики
для решения проблем дефицита пресной воды
Проектирование и строительство
атомных энергоблоков
Юбилей Атомной энергетики
Атомные станции с реакторами РБМК 1000
АЭС с реакторами ВВЭР
Реаторы третьего поколения ВВЭР-1500
АЭС с реакторами БН-600
Оборудование атомных станций
Отказы оборудования
Ядерное оружие
Ядерная физика

Ядерные реакторы технология

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

 Цель работы: изучение свойств основных элементов электрической цепи постоянного тока; построение вольт-амперных характеристик.

  1.1. Основные сведения

 Электрические цепи постоянного тока состоят из источников и приемников электрической энергии и соединительных проводов. Каждый элемент электрической цепи описывается своей вольт-амперной характеристикой, т.е. зависимостью U(I) или I(U), где I - ток, протекающий через элемент; U - напряжение (разность потенциалов) на его зажимах.

 Если вольт-амперная характеристика представляет собой линейную зависимость во всем возможном для данного элемента диапазоне токов и напряжений, то такой элемент называется линейным. В противном случае - нелинейным. Цепи, состоящие только из линейных элементов, называются линейными.

 В электрических схемах линейных цепей постоянного тока приемники изображаются в виде сопротивления R. При этом величина сопротивления (единица измерения - Ом) представляет собой коэффициент пропорциональности (U=R×I), между током в амперах (А) и напряжением в вольтах (В) или тангенс наклона вольт-амперной характеристики (с учетом масштабов напряжения mU и тока mI на рис. 1.1).

Сопротивлением соединительных проводов, как правило, пренебрегают или включают его в сопротивление нагрузки. На схеме соединительные провода с нулевым сопротивлением изображаются линиями.

Реальный источник электрической энергии - это элемент, на зажимах которого есть напряжение даже при отсутствии тока (холостой ход). Это напряжение называется напряжением холостого хода (Uхх), или ЭДС источника (Е). При подключении нагрузки и увеличении тока напряжение на зажимах реального источника уменьшается вплоть до нуля (короткое замыкание). Ток, протекающий от источника при U=0, называется током короткого замыкания (Iкз). На схеме реальный источник представляется в виде последовательно соединенных источника ЭДС и внутреннего сопротивления Rв (рис. 1.2, а), либо в виде параллельно соединенных источника тока Iк и внутреннего сопротивления Rв (рис. 1.2, б).

 Источник ЭДС представляет собой идеальный источник электрической энергии бесконечно большой мощности с внутренним сопротивлением, равным нулю; разность потенциалов на зажимах источника ЭДС не зависит от протекающего через него тока.

 

 Рис. 1.2, а Рис. 1.2, б

  Источник тока - идеальный источник электрической энергии бесконечно большой мощности с бесконечно большим внутренним сопротивлением; ток, протекающий через источник тока, не зависит от разности потенциалов на его концах.

 На рис. 1.3, а, б, в изображены вольт-амперные характеристики реального источника, источника ЭДС и источника тока.

 

Рис. 1.3, а Рис. 1.3, б Рис. 1.3, в

  Если к зажимам ab источника электрической энергии подключить сопротивление нагрузки RН, то в цепи потечет ток I , величина которого определяется по второму закону Кирхгофа:

. (1.1)

  Поделив на Rв, получим:

  . (1.2)

Обозначим  - ток короткого замыкания источника электрической энергии;   - внутренний ток источника тока, тогда

 . (1.3)

  Последнему выражению соответствует схема рис. 1.2, б.

 Таким образом, так как Iк и E связаны соотношением Iк× Rв = E, то схемы рис. 1.2, а и рис. 1.2, б действительно эквивалентны. При этом E равно напряжению холостого хода (RН = µ)  источника электрической энергии, Iк равно току короткого замыкания (RН = 0).

  Мощность элемента электрической цепи определяется как произведение напряжения  на его зажимах на ток, протекающий через этот элемент:

P = I×U,  Вт . (1.4)

 Для приемника, так как U=R×I, мощность

PR = I2×R,  Вт, (1.5)

и эта мощность всегда потребляется.

 Для источника ЭДС мощность

PE = E×I, Вт. (1.6)

  Для источника тока мощность

PJ = U× Iк, Вт. (1.7)

Мощность источника ЭДС и источника тока считается положительной, если источник отдает мощность приемникам; при этом внутри источника ток течет от меньшего потенциала к бóльшему.

 У реального источника часть развиваемой им мощности рассеивается на внутреннем сопротивлении, а мощность, выделенная на сопротивлении нагрузки, составит:

.  (1.8)

 1.2. Описание лабораторной установки

 В работе используется источник электрической энергии постоянного тока с добавочным сопротивлением для ограничения мощности короткого замыкания, амперметр, вольтметр, линейные и нелинейные сопротивления.

1.3. Рабочее задание

1. Определить внутреннее сопротивление и ЭДС реального источника электрической энергии.

2. Установить зависимость напряжения и электрической мощности на нагрузке в функции тока.

3. Изобразить схемы замещения источника электрической энергии источником ЭДС с последовательно включенным внутренним сопротивлением, а также источником тока и параллельно включенным внутренним сопротивлением.

4. Снять вольт-амперные характеристики линейного и нелинейного элементов и сравнить их.

1.4. Порядок проведения лабораторной работы

1. Измерить вольтметром ЭДС источника электрической энергии. Включив на известное сопротивление нагрузки источник электрической энергии через амперметр, измерить ток. По величине тока, ЭДС источника к известному сопротивлению, используя формулу (1.1), определить внутреннее сопротивление источника.

2. Собрать электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 1.4.

Рис. 1.4

 Изменяя сопротивление R так, чтобы ток плавно изменялся I=0 до I= Iмах, измерять ток и напряжение по показаниям амперметра и вольтметра. Результаты измерений занести в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Опыт

I, А

U, В

Расчет

R = U / I, Ом

P = U×I, Вт

На основе результатов опыта построить графики: вольт-амперную характеристику источника U = ¦(I ) и зависимость мощности от тока нагрузки P = ¦(I ).

3. Изобразить эквивалентные схемы реального источника электрической энергии, содержащие источник ЭДС и источник тока.

4. Собрать схему, изображенную на рис. 1.5.

Рис. 1.5

 Изменяя приложенное напряжение, снять вольт-амперные характеристики линейного (R), а затем нелинейного (НС) сопротивлений. Результаты измерений занести в табл. 1.2.

Таблица 1.2

R

U, В

I, А

НС

U, В

I, А

 Построить графики вольт-амперных характеристик U = ¦(I ) для линейного и нелинейного сопротивлений и сравнить их.

1.5. Содержание отчета

1. Наименование, тип, класс точности электроизмерительных приборов.

2.  Схемы и результаты опытов, расчеты.

3. Графики, схемы замещения, выводы.

1.6. Контрольные вопросы

1. В чем различие между линейным и нелинейным элементами электрических цепей?

2. Как изобразить схему замещения реального источника электрической энергии с помощью источника ЭДС и источника тока?

3. Что такое источник ЭДС и источник тока?

4. Объясните вольт-амперную характеристику реального источника электрической энергии.

На главную