- •Теоретические основы
- •Содержание
- •Введение
- •Данное методическое пособие включает два раздела курса «Теоретические основы электротехники» – «Электрические цепи. Основные понятия и определения» и «Цепи постоянного тока».
- •Электрические цепи, основные понятия и определения
- •1.1 Элементы электрической цепи
- •1.1.1 Пассивные элементы
- •Резистивный элемент
- •Индуктивный элемент
- •Емкостной элемент
- •1.1.2 Активные элементы
- •1.2. Разветвлённые электрические цепи, их основные характеристики и уравнения, описывающие состояние цепи
- •1.2.1 Характеристики разветвленной электрической цепи
- •1.2.2 Уравнения для описания процессов электрической цепи. Законы Кирхгофа
- •1.2.3 Задачи расчета электрических цепей
- •Цепи постоянного тока
- •2.1. Применение законов Кирхгофа для расчета и анализа электрических цепей
- •2.1.1. Использования законов Кирхгофа для схем с источниками напряжений
- •2.1.2. Особенности использования законов Кирхгофа для схем с источниками тока
- •Законы Кирхгофа в матричной форме
- •2.2 Метод контурных токов
- •2.2.1. Использования метода контурных токов для схем с источниками напряжений
- •2.2.2. Особенности использования метода контурных токов для схем с источниками тока
- •2.2.3. Матричные уравнения контурных токов
- •2.3 Метод узловых потенциалов
- •Метод узловых потенциалов для электрических схем общего вида
- •2.3.2. Особенности использования метода узловых потенциалов для схем, содержащих ветви только с источником напряжения
- •Матричные уравнения узловых потенциалов
- •2.4. Теоремы линейных электрических цепей
- •2.4.1. Баланс мощностей
- •2.4.2. Метод наложения
- •2.4.3. Метод эквивалентного генератора
- •2.4.4. Теорема компенсации
- •2.4.5. Свойства взаимности
- •2.4.6. Входные и взаимные проводимости ветвей
- •2.4.7. Активный трехполюсник
- •2.5. Методы преобразования электрических цепей
- •2.5.1. Расчет разветвленных цепей цепочного типа
- •2.5.2. Взаимное преобразование схем с источником напряжения и с источником тока
- •2.5.3. Преобразование электрических цепей, в которых источник тока охватывает несколько ветвей
- •2.5.4. Подключение источников напряжения в ветви, подсоединенных к одному узлу
- •2.5.5. Замена параллельных ветвей эквивалентной ветвью
- •2.5.6. Взаимное преобразование схем звездатреугольник
- •Из схемы треугольник (рис. 2.109 б), согласно второго закона Кирхгофа, имеем:
- •Экспериментальные методы исследования свойств цепей постоянного тока
- •Исследование характеристик активных и пассивных элементов цепей постоянного тока
- •2.6.1.1. Проверка номиналов пассивных резистивных элементов
- •2.6.1.2. Вольтамперные характеристики пассивных элементов
- •2.6.1.3. Вольтамперные характеристики источников питания
- •2.6.2. Экспериментальная проверка закона Ома и законов Кирхгофа
- •Экспериментальная проверка методов расчета
- •Экспериментальная проверка метода наложения
- •Экспериментальная проверка метода эквивалентного генератора
- •2.6.6. Экспериментальная проверка теоремы компенсации
- •2.6.7. Экспериментальная проверка принципа взаимности
- •2.6.8. Экспериментальная проверка взаимных преобразований схем звезда–треугольник
- •Список литературы
- •Федоров Михайло Михайлович,
Экспериментальные методы исследования свойств цепей постоянного тока
Исследование свойств цепей постоянного тока можно осуществлять с помощью универсального учебно-исследовательского лабораторного стенда (УИЛС) [6], представленного на рисунке 2.115.

Рисунок 2.115 - Общий вид стенда типа УИЛС
На
стендах УИЛС имеются: наборное поле,
позволяющее собирать схемы различной
сложности, два источника постоянного
тока с нерегулируемым напряжением
В и регулируемым
В. УИЛС снабжен комплектом резистивных
элементов: набором нерегулируемых
резистивных элементов различных величин
от 50 Ом до 1000 Ом (
,
,
… ,
);
магазином сопротивлений, позволяющий
устанавливать сопротивления от 0 до
1000 Ом с шагом 1 Ом; блоком резистивных
сопротивлений с номиналами 100 Ом, 200 Ом,
400 Ом. Совместно со стендом используются
комплекты универсальных измерительных
приборов, позволяющие измерять величину
тока, напряжение и сопротивление.
При исследовании свойств цепей постоянного тока зачастую используется сравнительный метод, основанный на сопоставлении результата расчета и эксперимента. Ранее, при исследовании свойств цепей постоянного тока, различные методы расчета и анализа были иллюстрированы конкретными примерами. В качестве исходных данных некоторых примеров, использовались пассивные и активные элементы стенда УИЛС (пример 2.2, 2.7, 2.11, 2.15, 2.17, 2.18, 2.19, 2.23, 2.28), что позволяет ранее рассчитанные различными методами схемы собрать на экспериментальном стенде и провести сравнительный анализ расчетных данных и эксперимента.
Ниже приведены различные методы экспериментальных исследований свойств цепей постоянного тока.
Исследование характеристик активных и пассивных элементов цепей постоянного тока
2.6.1.1. Проверка номиналов пассивных резистивных элементов
Проверку
номиналов пассивных резистивных
элементов осуществляют с помощью закона
Ома. С этой целью используют электрическую
схему, приведенную на рисунке 2.116. По
показаниям амперметра и вольтметра,
используя закон Ома для участка цепи
,
определяют сопротивления резистивных
элементов, которые сравнивают с
номиналами.

Рисунок 2.116 – Схема для определения номиналов
пассивных элементов
В таблице 4 приведены результаты проверки номиналов различных резистивных сопротивлений.
Таблица 4 – Номиналы сопротивлений
|
Эксперимент |
Номиналы резистивных сопротивлений, Ом | |||
|
Напряжение U, B |
Ток I, мА |
Номиналы сопротивлений, Ом | ||
|
18,1 |
358 |
r01 |
50,6 |
51 |
|
18,7 |
257 |
r02 |
72,8 |
75 |
|
19 |
189 |
r03 |
100,5 |
100 |
|
19,3 |
128 |
r04 |
150,8 |
150 |
|
19,4 |
97,6 |
r05 |
198,8 |
200 |
|
19,5 |
65,4 |
r06 |
298,2 |
300 |
|
19,6 |
38,5 |
r07 |
509,1 |
510 |
|
19,8 |
28,1 |
r08 |
704,6 |
700 |
|
19,8 |
24,7 |
r09 |
801,6 |
800 |
|
19,71 |
19,83 |
r10 |
994,5 |
1000 |
Результаты различных резистивных сопротивлений, определенные экспериментально и номиналы сопротивлений, практически совпадают. Погрешность вычислений номиналов резистивных сопротивлений, соответствует классу точности используемых приборов.
