Программа работы

1. Собрать цепь лабораторной установки (рис. 2.15). Величины сопротивлений согласно варианту указаны в табл. 2.1.

2. Измерить ЭДС источников и убедиться в соответствии их величин значениям ЭДС, используемых в расчетах. Измерение ЭДС источников осуществляется в режиме холостого хода (переключатели П₁ и П₂ необходимо поставить в нейтральное положение).

3. Измерить действительные токи в ветвях электрической цепи. Для этого переключатели П₁ и П₂ необходимо поставить в положение «в». Результаты измерений занести в табл. 2.2.

4. Измерить частичные токи от действия ЭДС первого источника, для чего поставить переключатель П₁ в положение «в», а переключатель П₂ - в положение «а». Данные измерений занести в табл. 2.2.

5. Измерить частичные токи от действия ЭДС второго источника, для чего необходимо поменять позиции переключателей, то есть поставить переключатель П₁ в положение «а», а переключатель П₂ - в положение «в». Данные измерений занести в табл. 2.2.

6. Действительные токи I₄ и I₅ рассчитать по данным табл. 2.2, применив первый закон Кирхгофа для узлов 3 и 4. Результаты расчета занести в табл. 2.2. Сравнить полученные в результате расчета и эксперимента значения токов в ветвях.

7. Определить ток в ветви с сопротивлением, номер которого указан в табл. 2.1, методом эквивалентного генератора. Для этого необходимо заменить сопротивление рассматриваемой ветви ключом В1, установленным в блоке сопротивлений лабораторного стенда, и измерить:

а) при разомкнутом ключе В₁ – напряжение холостого хода U_ХХ;

б) при замкнутом ключе В₁ – ток I_КЗ короткого замыкания_. Результаты измерений занести в табл. 2.3.

Таблица 2.3

UХХ , В	IКЗ , А	RЭ , Ом	IК, А
				Расчет
				Эксперимент

8. По результатам измерений п. 7 рассчитать внутреннее сопротивление эквивалентного двухполюсника и ток в рассматриваемой ветви. Результаты расчета занести в табл. 2.3.

9. Сделать выводы о проделанной работе в соответствии с поставленной целью и ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте принцип наложения и поясните алгоритм расчета токов в цепях с несколькими источниками электрической энергии методом наложения.

2. Объясните по схеме лабораторной установки рис. 2.15, как опытным путем проверить принцип наложения.

3. Объясните расхождение между расчетными значениями токов и полученными опытным путем.

4. Определение параметров активного двухполюсника опытным и аналитическим путем.

5. Условие выделения максимальной мощности в нагрузочном резисторе. Как рассчитать сопротивление нагрузочного резистора, при котором КПД будет иметь максимальное значение.

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ЦЕПЕЙ синусоидального ТОКА

Цель работы: экспериментальное определение параметров пассивных элементов электрической цепи; исследование электрической цепи при последовательном и параллельном соединении индуктивной катушки и конденсатора; исследование резонансных режимов; получение навыков построения векторных диаграмм по опытным данным.

Теоретические сведения

Синусоидальный ток. Основные понятия

Синусоидальными называют ток и напряжение, изменяющиеся во времени по синусоидальному закону.

Мгновенные значения синусоидальных тока и напряжения записывают как

i(t)= I_m sin(ωt + ψ_i), u(t)= U_m sin(ωt + ψ_u),

где I_m, U_m – максимальные значения тока и напряжения, которые называют амплитудами;

(ωt + ψ) – аргумент синусоидальной функции, который называют фазой колебаний. Фаза показывает стадию колебания в данный момент времени t;

ω [рад/с] – угловая частота, которую определяют как ω =2πf = 2π/T, где f [Гц] – линейная частота, равная числу колебаний за 1 с;

Т [c] – период колебаний – это время, за которое совершается одно полное колебание.

Началом периода называют момент времени, в который синусоидальная величина равна нулю и переходит от отрицательных значений к положительным.

ψ_i , ψ_u - начальные фазы тока и напряжения – это величины, определяющие значения тока и напряжения в момент t=0.

На рис. 3.1 показаны временные диаграммы мгновенных значений тока и напряжения одинаковой частоты.

Начальные фазы отсчитывают от начала периода синусоиды до начала координат. Начальная фаза может быть положительной, отрицательной и равной нулю.

При ψ>0 начало синусоиды сдвинуто влево относительно начала координат (как i(t) на рис. 3.1), при ψ < 0 – вправо (как u(t) на рис. 3.1), а при ψ = 0 синусоида имеет начало в начале координат.

Разность начальных фаз напряжения и тока называют углом сдвига фаз: φ = ψ_u – ψ_i.

Если φ > 0, то ток отстает по фазе от напряжения; если φ < 0, то ток опережает напряжение по фазе (рис. 3.1); при значении угла сдвига фаз φ = 0, ток совпадает по фазе с напряжением.