Раб. 1

5

Работа № 1. СТЕНД И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ.

Цель работы - изучение лабораторного комплекса по теории цепей ЛКТЦ, принципа действия его отдельных функциональных блоков и выполнение измерений некоторых электрических величин.

1. Лабораторный комплекс по теории цепей ЛКТЦ

1.1. Блок генераторов

Блок генераторов (рис. 1.1) состоит из трех отдельных плат: Г1, Г2, Г3. Н а плате Г1 расположены переключатель диапазонов частот на три положения (0,2–2, 2–20, 20–200 кГц), регулятор плавного изменения частоты ПЛАВНО в пределах выбранного диапазона, стрелочный частотомер.

Пределы измерения частотомера соответствуют положению переключателя диапазонов частот.

На плате Г2 находится переключатель вида сигналов Ф, позволяющий задавать вид (форму) напряжения на выходе генератора: синусоидальное, прямоугольное и др.

На плате Г3 расположены вольтметр V1, который постоянно подключен к выходным гнездам генератора, переключатель пределов измерения вольтметра на два положения 1В и 10В, регулятор плавного изменения выходного напряжения генератора от 0 до 3 вольт, а также две пары гнезд ВЫХОД и общий провод _┴ для подключения нагрузки.

1.2. Электронный осциллограф

Осциллограф предназначен для наблюдения формы напряжения, оценки его периода, амплитуды, размаха и функционально состоит из двух блоков: электронно-лучевой трубки (ЭЛТ - рис. 1.1) и электронного коммутатора (ЭК - рис. 1.1).

ЭК (рис. 1.1) имеет два одинаковых вертикальных канала, для коммутации которых служит переключатель «КАНАЛ» на три положения. В положении переключателя 1 функционирует первый канал, в положении 2 - второй, в среднем положении переключателя функционируют оба канала, при этом они поочередно подключаются к пластинам Y, что позволяет одновременно наблюдать формы двух сигналов.

При установке переключателя на панели канала 1 в положении ВНУТР на вход канала 1 автоматически подается выходное напряжение генератора.

Размер изображения по вертикали может регулироваться ступенчато с помощью переключателей 1:1 , 1:10 и плавно с помощью регуляторов УСИЛ.

Если тумблер под гнездом ВХОД Х находится в положении ВНУТР, осциллограф работает в режиме временных осциллограмм. В этом режиме на пластины Х поступает пилообразное напряжение с генератора развертки, обратный ход луча гасится подачей синхроимпульса на модулирующий электрод трубки.

Если же необходимо наблюдать, например, вольт-амперные характеристики элементов, то, наряду с подачей напряжения на вход Y, подают соответствующее напряжение и на вход Х, тумблер на входе X переключают в положение ВНЕШН (отключается генератор развертки). Этот режим работы осциллографа называется режимом характериографа.

Размер изображения по горизонтали устанавливает регулятор Усил на канале «Х ».

Регулятор Развер изменяет на экране количество периодов осциллограммы.

1.3. Электронный вольтметр V2

Вольтметр V2 (рис. 1.1) обеспечивает автоматический выбор пределов измерения 0,1; 1; 10; 100 В, что индицируется свечением соответствующего светового индикатора.

1.4. Электронный фазометр

Фазометр «φ » (рис. 1.1) служит для измерения разности (сдвига) фаз между двумя напряжениями одинаковой частоты. Разность фаз измеряется в градусах – от 0 до 100 градусов.

Напряжения подаются на два входа: опорный «ОПОРН.» и измерительный «ИЗМ. »; для устойчивой работы фазометра напряжения на этих входах должны быть не менее 0,1 В.

Если измеряемое напряжение отстаёт от опорного, светится индикатор «L » (минус), если опережает – индикатор «С » (плюс).

1.5. Блок питания и панели элементов

На блоке питания (рис. 1.1) расположены переключатели «СЕТЬ», «ГЕНЕРАТОР», «V2», «V3-φ », «КОММУТАТОР ОСЦИЛЛОГРАФ» и др.

В нижней части стенда расположены панели активных (слева) и пассивных (справа) элементов (на рис. 1.1 не показаны), соединение элементов осуществляется гибким монтажным проводом. Вывода общего провода на панелях пассивных элементов нет. Левая панель при выполнении лабораторных работ не используется.

1.6. Методика измерений

Все электронные блоки стенда имеют выводы общего провода _┴, которые соединены между собой внутри стенда.

Схема, собранная на панели пассивных элементов, подключается к генератору двумя проводами к выводам «ВЫХОД» и общий провод _┴ . Таким образом, схема автоматически подключается к выводам общего провода всех измерительных приборов стенда и для подключения измерительного входа прибора к схеме понадобится один провод.

Вольметр имеет один измерительный вход, осциллограф и фазометр – по два, у осциллографа входы называют каналами. Потенциал общего провода принимается равным нулю.

Пример 1.1. Вольтметр, подключенный к точке 1 (рис. 1.2), измерит действующее значение напряжения _Г = _Z1 + _Z2, при подключении в точку 2 - _Z2. Если требуется измерить падение напряжения на элементе Z₁ , необходимо поменять его местами с элементом Z₂.

Пример 1.2. При подключении опорного входа к точке 1 (рис. 1.2), измерительного входа к точке 2, фазометр измерит разность фаз между входным напряжением _ВХ. и напряжением _Z2.

Фаза тока в ветви совпадает с фазой напряжения на активном сопротивлении в этой ветви. Это свойство используется для нахождения разности фаз между каким-либо напряжением (например, входным) и током (входным или в ветвях), а также между токами. Активное сопротивления в цепи или ветви может отсутствовать, тогда в схему вводится шунт – небольшое сопротивление, которое незначительно изменяет параметры цепи, напряжения и токи. С помощью шунта также можно экспериментально определить силу тока.

При подготовке к лабораторным работам рекомендуется изучить материалы [1-7].

2. Предварительная подготовка

Отчет оформляется на листах писчей бумаги формата А4 (бумага для принтеров). Листы заполняются только с одной стороны . Листы не соединять (ни скрепкой, ни степлером), полиэтиленовые файлы можно использовать для хранения отчета, но сдавать отчет преподавателю без файла.

Отчет должен содержать: титульный лист, описание цели работы, конспект теоретической части, предварительный расчет, схемы эксперимента, таблицы.

Схемы выполняются с помощью карандаша и линейки.

При оформлении вычислений записывается формула, подставляются необходимые значения и приводится конечный результат с указанием ед. измерения, подробные выкладки не приводятся, например:

Ом

Рисунки, таблицы, страницы, формулы нумеруются в пределах отчета. Титульный лист считается первой страницей и не нумеруется.

В текстовой части выдерживаются поля: левое – 25 мм, правое – 15 мм, верхнее и нижнее – по 20 мм. Поля рамкой не выделяются (рамка только на титульном листе).

При невыполнении требований, а также при небрежном и неаккуратном оформлении отчета, студент к лабораторной работе не допускается.

3. Задание на проведение эксперимента

3.1. Включение стенда

Включить «СЕТЬ», «ГЕНЕРАТОР», «V2», «V3-φ ».

Переключатель ВНЕШН.-ВНУТР. на плате Г1 установить в положение ВНУТР., переключатель 1 В - 10 В на плате Г3 установить в положение 10 В, переключатель  φ-V3  на фазометре установить в положение φ . Установить форму напряжения на выходе генератора – на плате Г2 переключателем выбрать синусоиду f var~. Установить напряжение на генераторе 3 В по вольтметру V1 (если не устанавливается 3 В, установить 2 В), частоту f = 2 кГц по частотомеру.

Собрать схему (рис. 1.3), установить R _M = 320 Ом. В эл. цепи не

следует допускать короткого замыкания генератора, для этого необходимо при каждом

подключении провода следить за вольтметром V1 на плате Г3: если

UВХ. = В, LB = мГн, RМ = 320 Ом	f, кГц
	2	6
U R , В
∆φФАЗ - Р, град.	-	-
∆φОСЦ - Ф, град.	-	-
I ВХ.ЭКСП., мА
I ВХ.РАСЧ., мА
ZВХ.ЭКСП., Ом
ZВХ.РАСЧ., Ом

стрелка «упала» на ноль – в цепи короткое замыкание, необходимо отключить провод,

Таблица 1.1.

установить причину и устранить к.з.

Сначала собрать основную цепь: «ВЫХОД» генератора (левое верхнее гнездо) →

проводом на катушку L_B → противоположный вывод катушки L_B → проводом на магазин

сопротивлений R_M → противоположный вывод R_M → проводом на общий провод

генератора «_┴ » (нижнее гнездо). Для сборки цепи понадобится три проводника.

Подключить вольтметр V2 и фазометр по схеме, соединить правое верхнее гнездо

«ВЫХОД» на плате Г3 генератора с левым верхним гнездом «ОПОРН.» фазометра. Для

подключения приборов необходимо еще три проводника, итого – шесть

проводников.

3.2. Измерить U_R и φ _{ФАЗ - Р} .

Световой индикатор на вольтметре V2 может переключиться с «10 В» на «1 В».

Показания фазометра записывать в таблицу со знаком «минус», так как горит индикатор «L ».

3.3. Установить частоту f=6 кГц и повторить измерения.

3 .4. Включить «КОММУТАТОР ОСЦИЛЛОГРАФ», выкл.«V2»,«V3-φ ».