Меню

Анализ линейной цепи постоянного тока работа 1

Работа № 1 – 2. ЛИНЕЙНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы

Получение навыков сборки простых электрических пеней, включения в электрическую цепь измерительных приборов. Научиться измерять токи и напряжения, убедиться в соблюдении законов Ома и Кирхгофа в линейной электрической цепи.

Перечень минимодулей

Наименование минимодулей Количество
Резистор 2 Вт 68 Ом
Резистор 2 Вт 150 Ом
Резистор 2 Вт 330 Ом

Пояснения к работе

Электрическая цепь, состоящая из элементов, вольтамперные характеристики которых являются прямыми линиями, называется линейной электрической цепью, а элементы, из которых состоит цепь, — линейными элементами.

Соединение в электрической цени, при котором через все элементы протекает один и тот же ток, называется последовательным соединением. Эквивалентное сопротивление RЭ последовательной цепи постоянного тока равно сумме сопротивлений отдельных участков: RЭ= R1+ R2.

Напряжение на отдельном участке в соответствии с законом Ома пропорционально сопротивлению этого участка: U1=IR1; U2=IR2.

Напряжение U на входе последовательной цепи в соответствии со вторым законом Кирхгофа равно сумме напряжений на отдельных участках: U = U1+U2.

При параллельном соединении двух или нескольких элементов напряжение на них одно и то же, так как выводы этих элементов подключены к одним и тем же узлам. Токи в отдельных элементах определяются по закону Ома: I1=U/R1; I2=U/R2.

В соответствии с первым законом Кирхгофа ток I в неразветвленной части цепи равен сумме токов всех параллельных ветвей: I=I1+I2.

Проводимость параллельного соединения равна сумме проводимостей отдельных участков: I/RЭ=I1/R1+I2/R2.

Порядок выполнения работы

3.1. Ознакомиться с лабораторной установкой. Собрать линейную электрическую цепь с последовательным соединением резисторов (рис. 1). Для измерения тока использовать вход 5 модуля ввода — вывода (гнезда Х25, Х26). Для измерения напряжений Ul, U2, U использовать входы 1, 2, 3 модуля ввода — вывода на пределе 30 В (гнезда Х9 и Х10, X11 и Х12, Х13 и Х14, соответственно).

Представить схему для проверки преподавателю.

Загрузить программу автоматического управления Delta Profi.

В левом верхнем углу и окне программы выбрать меню «Работы». Одинарный щелчок левой кнопкой мыши приводит к появлению контекстного меню, в котором надо выбрать раздел «Электрические цепи (мини)».

В появившемся списке работ выбрать «Работа 1 – 2. Простейшие линейные электрические цепи постоянного тока» и открыть вкладку «С последовательным соединением резисторов». На экране ПК отображается электрическая схема и набор виртуальных измерительных приборов, необходимых в данном эксперименте.

Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» ► или командой главного меню «Управление — Пуск» или горячей клавишей F5.

Включить электропитание стенда (автоматический выключатель QF модуля питания, который выключается только в конце лабораторной работы) и модуля «Ввод — вывод».

3.2. На модуле питания включить источник постоянного напряжения (SA1). Измерить ток в цепи, величину напряжения U на входе цепи и напряжения U1 и U2 на резисторах R1 и R2. Результаты измерений занести в табл. I. Выключить источник питания (S.A.1).

3.3. Заменить резистор R2=330 Ом на резистор, заданный преподавателем, и повторить п. 3.2.

Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» ▀ или командой главного меню «Управление — Стоп» или горячей клавишей F6.

3.4. Собрать электрическую цепь с параллельным соединением резисторов (рис. 2). Для измерения тока использовать входы 5, 6, 7 модуля ввода — вывода (гнезда Х25 и Х26, Х27 и Х28, Х29 и Х30, соответственно). Для измерения напряжения U использовать вход 1 модуля ввода — вывода на пределе 30 В (гнезда Х9 и Х10). Представить схему для проверки преподавателю.

3.5. Загрузить программу автоматического управления Delta Profi.

В левом верхнем углу в окне программы выбрать меню «Работы». Одинарный щелчок левой кнопкой мыши приводит к появлению контекстного меню, в котором надо выбрать раздел «Электрические цепи и основы электроники».

В появившемся списке работ выбрать «Работа 1 — 2. Простейшие линейные электрические цепи постоянного тока» и открыть вкладку «С параллельным соединением резисторов» На экране ПК отображается электрическая схема и набор виртуальных измерительных приборов, необходимых в данном эксперименте.

Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» ► или командой главного меню «Управление – Пуск» или горячей клавишей F5.

3.6. На модуле питания включить источник постоянного напряжения (SA1). Измерить напряжение и токи на всех участках цепи. Результаты занести в табл. Включить источник постоянного напряжения (SA1).

Последовательное соединение Параллельное соединение
U, В U1, В U2, В U=U1+U2, В 11, мА U, В 11, мА 12, мА 13, мА 11=12+13, мА

3.7. Заменить резистор R2=330 Ом на резистор, заданный преподавателем и повторить п. 3.6.

Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» ▀ или командой главного меню «Управление — Стоп» или горячей клавишей F6.

Читайте также:  Работа протекающего в кольце электрического тока

3.8. Проверить выполнение баланса мощностей.

3.9. Сделать выводы о выполнении законов Кирхгофа и о применении закона Ома в линейной электрической цепи постоянного тока.

3.10. Объяснить, используя законы Ома и Кирхгофа, изменение режима работы цепи и отдельных потребителей при изменении величины резистора R2.

3.11. Собрать линейную цепь со смешанным соединением резисторов (рис. 3).

Для измерения тока использовать входы 5, 6, 7 модуля ввода — вывода (гнездо Х25 и Х26, Х27 и Х28, Х29 и Х30, соответственно). Для измерения напряжений на отдельных участках иен и использовать вход 1 модуля ввода — вывода на пределе 30 В (гнезда Х9 и Х10).

Представить схему для проверки преподавателю.

3.12. Загрузить программу автоматического управления Delеa Profi.

В левом верхнем углу в окне программы выбрать меню «Работы». Одинарный шелчок левой кнопкой мыши приводит к появлению контекстного меню, в котором надо выбрать раздел «Электрические цени (мини)».

В появившемся списке работ выбрать «Работа 1 — 2. Простейшие линейные электрические цепи постоянного тока» и открыть вкладку «Со сметанным соединением резисторов». На экране ПК отображается электрическая схема и набор виртуальных измерительных приборов, необходимых в данном эксперименте.

Запустить программу в работу, нажатием кнопки «Пуск» или командой главного меню «Управление — Пуск» или горячей клавишей F5.

3.13 Включить питание и измерить напряжения и токи на всех участках цепи. Результаты занести в табл. 2. Выключить источник постоянного напряжения.

U, В U1, В U23, В U= U1+ U2, В 11, мА 12, мА 13, мА 11-12+13, мА

3.14. Заменить резистор R3=330 Ом на резистор, заданный преподавателем, и повторить п.3.13.

Остановить программу, нажатием кнопки «Стоп» ▀ или командой главного меню «Управление – Стоп» или горячей клавишей F6.

3.15. Объяснить, используя законы Ома и Кирхгофа, изменение режима работы исследуемой цепи и отдельных потребителей при изменении величины резистора R3.

3.16. Используя мультиметр в режиме измерения сопротивления, измерить значения сопротивления R1, R2, R3. Результаты измерений занести в табл. 3.

В конце лабораторной работы выключить стенд (автоматический выключатель QF модуля питания).

3.17. По результатам измерений (п.3.13.) вычислить значения сопротивлений R1, R2, R3. Результаты расчетов занести в табл. 3.

Резистор Измерено мультиметром Вычислено
R1, Ом
R2, Ом
R3, Ом

3.18. Проверить выполнение баланса мощностей.

3.19. Сделать выводы о выполнении законов Кирхгофа и о применении закона Ома в линейной электрической цепи постоянного тока.

Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать:

а) наименование работы и цель работы;

б) схемы экспериментов и таблицы полученных экспериментальных данных;

в) результаты расчетов;

г) объяснить, используя законы Ома и Кирхгофа, зависимость режимов работы каждого потребителя при изменении величины параметра одного из них.

д) выводы по работе.

5. Контрольные вопросы

1. Что такое «линейный элемент» в электрической цепи?

2. Привести примеры линейных элементов электрических цепей.

3. В каких единицах измеряются сила тока, напряжение, мощность и сопротивление?

4. Как по показаниям амперметра и вольтметра можно определить величину сопротивления участка электрической цепи постоянного тока и потребляемую им мощность?

5. Нарисуйте схемы для измерения методом амперметра и вольтметра больших и малых электрических сопротивлений.

6. Как определить величину эквивалентного сопротивления при последовательном соединении резисторов?

7. Как определить величину эквивалентного сопротивления при параллельном соединении резисторов?

8. Для исследуемых электрических цепей запишите уравнения по законам Кирхгофа.

9. В чем заключается баланс мощностей в цепи постоянного тока?

Источник

Лабораторная работа № 1. Исследование линейной электрической цепи постоянного тока

Цель работы: получение навыков экспериментального исследования цепей постоянного тока, используя законы Ома, Кирхгофа и метод наложения.

Подготовка к работе

1.1.1 Повторить раздел ТЭЦ1 «Линейные электрические цепи постоянного тока» [Л.1 с. 41-71, Л.2 с.16-56, Л.6 с 23-49, Л. 8 с. 9-22].

1.1.2 Записать законы Ома и Кирхгофа соответственно для схем (см. рисунки 1.1, 1.2).

1.1.3 Каким образом экспериментально определить э.д.с. источника напряжения?

1.1.4 Как построить для схемы (см. рисунок 1.1) потенциальную диаграмму?

1.1.5 Как для схемы (см. рисунок 1.2) произвести расчёт токов методом наложения?

Задание к выполнению работы

1.2.1 Собрать цепь (см. рисунок 1.1), установить ЭДС Е1, Е2 согласно заданному варианту (см. таблицу 1.1).

№ варианта
Е1
Е2

1.2.2 Измерить ток, ЭДС источников Е1 и Е2 и напряжения на резисторах. Результаты занести в таблицу 1.2.

I= ; E1= ; E2= ;
Резистор R1 R2 R3 R3 R5 R6
Напряжения, В
Сопротивления,Ом
Проводимость, См

1.2.3 Измерить потенциалы всех точек относительно одной, например j1=0. Результаты занести в таблицу 1.3.

1.2.4 Собрать цепь (см. рисунок 1.2) .

1.2.5 Для проверки метода наложения измерить токи в ветвях при поочередно закороченных э.д.с. E1 и E2 и при включении двух источников, (см. рисунки 1.3, 1.4) результаты занести в таблицу 1.4.

Вид исследований I1 I2 I3
Теоретический расчёт E1 0; Е2=0
E1=0; E2
E1 0; E2
Эксперимент E1 0; Е2=0
E1=0; E2
E1 0; E2
Расчёт по экспериментальным данным

Рисунок 1.3 Рисунок 1.4

Обработка результатов экспериментов

1.3.1 Для схемы (см. рисунок 1.1) по результатам экспериментов рассчитать величины сопротивлений и их проводимости, ток по закону Ома, потенциалы всех точек.

1.3.2 Для схемы (см. рисунок 1.1) построить потенциальную диаграмму по расчётным и экспериментальным данным и определить из нее ток в цепи.

1.3.3 Для схемы (см. рисунок 1.2) произвести теоретический и экспериментальный расчёт токов методом наложения.

1.3.4 Проверить соблюдение законов Кирхгофа для схемы (см. рисунок 1.2).

1.3.5 Сравнить результаты экспериментов и теоретических расчётов.

Методические указания

1.4.1 Потенциальная диаграмма представляет собой график изменения потенциала при обходе цепи, начиная с одной точки, потенциал которой условно принят за нуль. На оси абсцисс графика откладываются в определенном масштабе сопротивления участков цепи, а по оси ординат – потенциалы соответствующих точек. Ток из потенциальной диаграммы для неразветвленной цепи ,

где , — соответственно масштаб потенциалов и сопротивлений;

— тангенс угла наклона участка прямой потенциальной диаграммы к оси абсцисс.

1.4.2 Расчет токов методом наложения состоит в следующем: ток в любой ветви можно рассчитать как алгебраическую сумму токов, вызываемых в ней каждым из источников ЭДС в отдельности. При расчете токов, вызванных каким-либо источником ЭДС, остальные источники ЭДС в схеме заменяются короткозамкнутыми участками.

Лабораторная работа № 2. Исследование линейной развлетвленной электрической цепи постоянного тока

Цель работы: получение навыков экспериментального исследования разветвленных цепей постоянного тока, используя методы контурных токов и узловых потенциалов, метод эквивалентного генератора.

Подготовка к работе

2.1.1 Повторить раздел ТЭЦ1 «Линейные электрические цепи постоянного тока» [Л.1 с. 41-71, Л.2 с.16-56, Л.6 с 23-49, Л. 8 с. 9-22].

2.1.2 Используя значения сопротивлений R1 R6 из лабораторной работы №1 (см. таблицу 1.2) и значения ЭДС, согласно заданному варианту (см. таблицу 2.1), рассчитать все токи методом контурных токов и узловых потенциалов, а также потенциалы узлов электрической цепи для схемы (см. рисунок 2.1). Результаты расчетов занести в таблицу 2.2

2.1.3 Определить один из токов IB методом эквивалентного генератора согласно заданному варианту (см. таблицу 2.1). Результаты расчётов занести в таблицу 2.3.

№ варианта
Е1
Е2
Ток, определяемый МЭГ I1 I2 I3 I4 I5 I6

Задание к выполнению работы

2.2.1 Собрать цепь по схеме (см. рисунок 2.1).

2.2.2 Измерить и занести в таблицу 2.2 показания амперметров (значения токов ), показания вольтметров (значения потенциалов узлов ). При измерении потенциалов, потенциал одного из узлов (тот же, что и в расчете) принять равным 0.

Вид исследования j1 j2 j3 j4 I1 I2 I3 I4 I5 I6
Теоретический расчёт МКТ
МУП
Эксперимент

2.2.3 Для определения тока методом эквивалентного генератора в ветви IВ измерить напряжение холостого хода Uxx на зажимах разомкнутой ветви и ток IВКЗ в этой ветви при её коротком замыкании. Результаты занести в таблицу 2.3.

Источник



Исследование линейных электрических цепей постоянного тока

Размер

Добавлен

Скачиваний

Добавил

Предмет

Тип работы

Факультет

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: выявление степени соответствия аналитических методов анализа линейных электрических цепей постоянного тока с экспериментальным.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Прямая задача анализа электрических цепей заключается в определении токов и напряжений на участках данной цепи при

известных параметрах ее элементов и характеристиках присутствовавших здесь источников электрической энергии. Поставленную задачу можно выполнить при непосредственном использовании законов Ома и Кирхгофа, а также методами контурных токов, узловых потенциалов, наложения, эквивалентного генератора и другими. Правильность выполненного анализа подтверждается балансом мощностей и законченностью потенциальной диаграммы цепи постоянного тока. Кроме того, потенциальная диаграмма есть один из способов представления электрической цепи постоянного тока.

АНАЛИЗ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПОМОЩЬЮ ЗАКОНОВ ОМА И КИРХГОФА

Закон Ома для участка цепи гласит, что напряжение на этом участке прямо пропорционально току и сопротивлению упомянутого участка:

Первый закон Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма тока, сходящихся в узле электрической цепи, равна нулю:

где n — число токов, сходящихся в данный узел.

Источник

Задача№1 Анализ линейной цепи постоянного тока

Методические указания по написанию контрольных работ по дисциплине

«Основы электротехники и электроники»

Указания содержат краткие теоретические сведения и варианты контрольных задач. Данные указания имеют цель повысить эффективность усвоения учебного материала студентами-заочниками и сократить время выполнения расчёта.

Читайте также:  Машина постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов схема

Сведение на контрольную работу №1.

Задача№1. Провести анализ линейной цепи постоянного тока.

Задача№2. Анализ линейной цепи переменного синусоидального тока.

Задача№3. Анализ трёхфазной электрической цепи при схеме соединения приёмников “звездой”.

Задача№4. Анализ трёхфазной электрической цепи при схеме соединения приёмников “треугольником”.

Задача№5. Провести анализ работы однофазного трансформатора.

Задача№6. Провести расчёт режима работы асинхронного двигателя.

Требования к контрольной работе.

1. Контрольная работа выполняется в тетради в клетку аккуратным разборчивым почерком.

2. Все схемы расчётные, таблицы и векторные диаграммы выполнять карандашом.

3. Задачи должны содержать исходные данные по вашему варианту, сведённые в таблицу, электрическую схему и необходимые пояснения к ходу решения. Все вычисления приводить в решении задач.

4. Контрольная работа отправляется на рецензию заранее. При наличии замечаний в той же тетради приводится исправленный вариант.

5. Вариант контрольной работы задается преподавателем или выбирается по порядковому номеру списка.

Задача№1 Анализ линейной цепи постоянного тока.

Схемы электрических цепей показаны на рисунке1.

Параметры элементов схемы помещены в таблице1.

1. Составить уравнения по законам Кирхгофа (не решая их).

2. Определить токи ветвей методом контурных токов.

3. Составить баланс мощностей, провести проверку решения.

4. Определить показания вольтметра.

I. Краткие теоретические положения.

1.1 Законы Кирхгофа

Первый закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в узле, равна нулю. .

Второй закон Кирхгофа. В замкнутом электрическом контуре алгебраическая сумма всех источников ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на сопротивлениях контура: .

При этом в левой части с плюсом берутся те ЭДС, направление которых совпадает с направлением обхода контура, а в правой части уравнения с плюсом берутся те падения напряжения, направление токов которых совпадает с направлением обхода контура.

Уравнения по законам Кирхгофа записывают для независимых узлов и контуров.

Независимый узел – это узел, в который входит хотя бы одна новая ветвь по сравнению с остальными узлами.

Независимый контур — это контур, включающий по крайней мере одну новую ветвь и ветви выбранных ранее контуров.

1.2. Баланс мощностей.

Сумма мгновенных значений мощностей источников в электрической цепи равна сумме мгновенных значений мощностей, потребляемых этой цепью , .

При этом в левой части произведение с плюсом, если направление ЭДС и тока совпадает.

1.3. Метод контурных токов.

Метод контурных токов позволяет уменьшить количество уравнений, составляемых по законам Кирхгофа, до числа уравнений, составленных по второму закону Кирхгофа. Контурными называются условные (расчётные) токи, замыкающиеся только по своим контурам. Направлениями контурных токов задают произвольно.

Ток любой ветви находят как алгебраическую сумму контурных токов, замыкающихся по этой ветви.

№ вар № рис. E1 E2 E3 E4 E5 E6 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10
В Ом

Рисунок 1 – Электрические схемы к задаче №1

Источник