ЛР №1_Пример отчета (Лабораторные работы с официального сайта с примерами)

Лабораторная работа №1«Исследование линейных электрических цепей постоянного тока»ВыполнилИванов А.А.10.04.15Подп.ПроверилПетров Б.Б.10.04.15Подп.Гр.МГТУ им.Н.Э.Баумана Стенд№2Цель работы – исследовать режимы работы линейной электрической цепи постоянного тока, экспериментально определить внешнюю характеристику источника электрической энергии ипараметры его схемы замещения, оценить влияние параметров элементов цепи на энергетическиесоотношения при различных режимах работы, ознакомиться с электроизмерительными приборами.1. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДАЛабораторная работа выполняется на универсальном лабораторном стенде. Стенд содержит: макет лабораторной работы, панель приборов, лабораторный автотрансформатор.S1 – общий переключатель электропитания стенда расположен в правом нижнем углу стенда (включен – вверх, выключен – вниз).Электрическая схема (рис.

1) находится на лицевой панели стенда слева вверху и содержит:Рис. 1. Электрическая схема на лицевой панели стенда.Е1 (рис. 1, 1) – нерегулируемый источник постоянной ЭДС;Е2 (рис. 1, 2), ЕЗ (рис. 1, 3)– регулируемые источники постоянной ЭДС, значения которыхизменяют лабораторным автотрансформатором (ЛАТр) Т1 (рис. 2).Рис. 2.

ЛАТр Т1.Рис. 3. Переменный резистор R17.Регулирование осуществляют двумя галетными переключателями (расположены на стендеслева внизу. Левый переключатель (рис. 2, 1) – двух диапазонный, он позволяет регулировать напряжение на источниках Е2 и Е3 либо от 0 до 100 В (внутренняя шкала), если переключатель S42(рис. 2, 2) в нижнем положении; либо от 100 до 210 В (внешняя шкала), если переключатель S42 вверхнем положении (дискретность регулировки 10 В).

Правый переключатель (рис. 2, 3) позволяетосуществлять более точную установку напряжения с дискретностью 1 В.Так как оба источника (Е2 и Е3) регулируются одним автотрансформатором, то для корректной работы стенда одновременная работа Е2 и Е3 недопустима. При работе с источникомЕ2, источник Е3 должен быть выключен (и наоборот).S2 – переключатель источника Е1 (рис. 1, 4) (включен – влево, выключен – вправо);S3 – переключатель источника Е2 (рис.

1, 5) (включен – вправо, выключен – влево);3S4 – переключатель источника ЕЗ (рис. 1, 6) (включен – вверх, выключен – вниз);S45 – переключатель автотрансформатора Т1 (рис. 2, 4) (включен – вверх, выключен –вниз);А1 – амперметр магнитоэлектрической системы с номинальным значением 0,5 А, расположен в левой верхней части стенда;«+/-» – переключатель полярности амперметра А1;R1…R7 (рис.

1) – постоянные резисторы;R17 (рис. 1 и рис. 3) – переменный резистор, регулируемый двумя галетными переключателями (на лицевой панели справа внизу). В работе используется левый переключатель с диапазономот 100 Ом до 0 (в сторону уменьшения) с шагом 10 Ом.3. ЗАДАНИЯ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫЗадание 1. Исследовать неразветвленную электрическую цепь с одним источником энергии. Электрическая схема цепи приведена на рис.

4, монтажная схема – на рис. 5.Рис. 4. Электрическая схема (задание 1).Рис. 5. Монтажная схема (холостой ход).Примечание. Внутреннее сопротивление источника Rвн.3 на монтажной схеме не показано. Стрелочные вольтметры V1 и V2 в лабораторной работе не используются.1. Выбрать на стенде схему с одним источником постоянного напряжения ЕЗ (рис. 5).2. Убедиться, что стенд обесточен (S1 выключен) и все переключатели (S2, S3, S4, S45) находятся в положении «выключено» (нижнее положение).3. Включить питание цифрового вольтметра V (сдвинуть переключатель на задней стороневольтметра В7-35 или нажать клавишу включения питания, если используется цифровой вольтметр иного типа), подключить вольтметр V параллельно источнику ЕЗ (рис. 5). При подключениинеобходимо соблюдать полярность: измерительный вход вольтметра должен быть подключен кточке(рис. 4 и 5), а нулевой провод (помечен биркой ) к точке .

Убедиться, что переключатель S3 (рис. 1) выключен (левое положение).4. Установить переключатель S42 (рис. 2) в положение, при котором напряжение на выходеавтотрансформатора регулируется от 0 до 100 В (вниз), и убедиться, что ручки галетных переключателей находятся в нулевом положении.5.

Включить S1 (перевести его в верхнее положение).6. Включить S45 (вверх) (рис. 2) и установить левый галетный переключатель в положение20.7. Включить источник Е3, переведя вверх переключатель S4 (рис. 5), снять показаниявольтметра и занести их в графу U1 (первая строка таблицы 1).8. Не выключая S4, подключить вольтметр (с соблюдением полярности) к точкамснять показания вольтметра и занести их в графу U 2 (первая строка таблицы 1).9. Выключить S4 (перевести его в нижнее положение).и,4Таблица 1ИзмереноВычисленоR17[Ом]А1 [A]U1 [B]U 2 [B]U 3 [B]1-0E3  17, 2717,27234567891010090807060504030200,1100,1200,1300,1400,1550,1720,1950,2250,26011,6611,2310,8210,279,678,927,986,835,28Не измерять№16,220I  U3 / R7[A]0P  U2  I[Вт]02,342,522,732,973,253,604,054,625,330,1150,1240,1340,1460,1600,1770,1990,2270,2621,3411,3931,4501,5001,5471,5801,5881,5501,38010.

Собрать схему (рис. 6), установив перемычку. Сопротивление R17 установить равным100 Ом (левый галетный переключатель (рис. 3) в положении 10). Предъявить схему для проверкипреподавателю.Рис. 6. Монтажная схема.Рис. 7. Измерение тока амперметром А1.11. Включить S4 и снять экспериментально внешнюю характеристику источника ЕЗ.Порядок проведения измерений:а) подключить вольтметр к точками. При R17=100 Ом измерить ток схемы стрелочным амперметром А1 и занести показания в таблицу 1.

Будьте внимательны при измеренияхтока. Номинальное значение амперметра А1 равно 0,5 А, т. е. при отклонении стрелки амперметраА1 в крайнее правое положение, величина измеренного тока будет 0,5 А. Поэтому показания, снятые со шкалы амперметра, перед занесением в таблицу 1 необходимо делить на 2. Отсчет показаний проводить с точностью до половины деления.Пример. На рис.

7 отклонение стрелки амперметра А1 составляет 0,37 от полной шкалы.Измеренное значение тока 0,37/2=0,185 А.Устанавливая R17 равным 90, 80…..20 Ом, измерять показания А1, занося их в таблицу 1.Напряжение U1 (между точкамии) измерить только при R17=20 Ом.б). Подключить вольтметр к точками(рис. 6). Изменяя дискретно R17 от 20 до 100Ом, измерять напряжение U 2 . По ходу измерений результаты заносить в таблицу 1.в).

Подключить вольтметр к точками(рис. 6). Изменяя дискретно R17 от 100 до 20Ом, измерять напряжение U 3 . По ходу измерений результаты заносить в таблицу 1.г). Выключить питание, переводом S4, S42 и S1 в нижнее положение.12. Обработать результаты измерений. По результатам опытов (таблица 1):5U3и занести их в таблицу 1. Величина сопротивления R7R7указана в таблице на лицевой панели стенда. Значения вычисленного тока не должны существенноотличаться от измеренных амперметром А1.б). Рассчитать мощность Р, выделяемую на резисторе R17.

Расчет для каждой строки таблицы 1 производится по формуле P  U 2  I . Внимание, при расчете мощности использовать знаUчения тока, вычисленные по формуле I  3 .R7в). Построить по точкам (таблица 1):- внешнюю характеристику источника ЕЗ U1  f ( I ) с внутренним сопротивлением Rвн.3 ;а) вычислить значения тока I - характеристику U 2  f ( I ) с искусственно увеличенным внутренним сопротивлениемRвн.  Rвн.3  R6  R7 ;- зависимость P  f (I ).Все зависимости должны быть построены на одном графике (рис. 8) с единым масштабомпо оси тока.Примечание. На рис.

8 масштаб оси мощности размечен таким образом, чтобы криваяP  f (I ) занимала как можно большую площадь рисунка. Однако если Вас не устраивает предложенный масштаб, Вы можете самостоятельно разметить ось мощности (справа от сетки).Внимание. При построении P  f (I ) точки графика соединить плавной кривой таким образом, чтобы просматривалась точка максимума мощности. Определить по графику максимальнуюмощность P . Значение мощности P  может быть немного больше максимального из значений втаблице 1.Опустить из точки максимальной мощности вертикальную прямую до пересечения с осьютоков и определить по графику значение тока I  в точке пересечения.

Отметить точку пересечения вертикальной прямой с графиком U 2  f ( I ) и определить графически напряжение U 2 в этойточке. Найденные по графикам значения соответствуют согласованному режиму работы. ЗанестиP  , I  , U 2 в таблицу 2.Таблица 2P [Вт]I [A]U 2 [B]1,5950,1918,3513. Определить по результатам опытов и занести в табл.

3:Таблица 3E3 [B]Rвн.3 [Ом]( R6  R7 ) [Ом]17,274,00741,576R17[Ом]43,710,485Pист. [Вт][Вт]Pпотр.3,3003,264а) параметры E3 и Rвн.3. ЭДС источника E3 взять равным напряжению U1 при отсутствиитока нагрузки (первая строка таблицы 1, выделено серым цветом). Внутреннее сопротивление источника Rвн.3 вычислить из второго закона Кирхгофа для контура I (рис. 4):E  U1E3  I  Rвн.3  U1  Rвн.3  3.(8)IНапряжение U1 и ток I в (8) подставить из последней строки таблицы 1 (ячейки выделенысерым цветом).б). Суммарное значение сопротивлений резисторов R6  R7 .

Сопротивления вычислить извторого закона Кирхгофа для контура II (рис. 4):U  U2U 2  I  R7  U1  I  R6  0  ( R6  R7 )  1.(9)I6Напряжения U1,U 2 и ток I в (9) подставить из последней строки таблицы 1 (ячейки выделены серым цветом).в). Значение сопротивления резистора R17, при котором на нем выделяется максимальнаямощность P  (согласованный режим). Это значение вычислить по формуле R17U 2I.Рис. 8. Характеристики источника Е3.г). Значение КПД источника   при согласованном режиме работы, приняв за внутреннеесопротивление источника Rвн.  Rвн.3  R6  R7 , а за нагрузку – резистор R17.

КПД рассчитать поформуле   U 2.E3д). Значения мощности источника Pист.и сумму мощностей потребителей Pпотр.при согла-сованном режиме работы. Мощности рассчитать по формулам:Pист. E3  I  ; Pпотр. ( I  ) 2  [ Rвн.3  R6  R7  R17].После выполнения всех расчетов результаты показать преподавателю и, получив его разрешение, разобрать схему.Задание 2.

Исследовать разветвленную электрическую цепь с двумя источниками энергииЕ1 и Е2. Электрическая схема цепи приведена на рис. 9, монтажная схема на рис. 10.7Примечание. Внутренние сопротивления источников Е1 ( Rвн.1) и Е2 ( Rвн.2 ) на монтажнойсхеме (рис. 10) не показаны.Рис. 9. Электрическая схема (задание 2).Рис. 10.

Монтажная схема без перемычек (задание 2).Внимание. Проверьте, что источник Е3 отключен (S4 в нижнем положении).Порядок выполнения задания.1. Измерить величину ЭДС источника Е1. Для этого:а) установить ручки галетных переключателей автотрансформатора в нулевое положение;б) подключить цифровой вольтметр к точкамимонтажной схемы (рис.