В.Н. Бородянко - Электрические цепи и основы электроники (Методические указания к проведению лабораторных работ) (1119803), страница 8
Текст из файла (страница 8)
2). Математическая модель нелинейной цепи постоянного тока состоит из уравнений Кирхгофа н уравнений характеристик нелинейных резистивных элементов. Так как модель становится нелинейной, то не может быть решена методами линейной алгебры. К нелинейным цепям применимы законы Кирхгофа, хотя методы анализа, основанные на методе наложения «на постоянстве параметров элементов цепи) чаще всего неприменимы. В таких цепях сопротивление и проводимость нелинейного элемента являются нелинейной функцией мгновенного значения тока «напряжения) на этом элементе. Следовательно, они представляют собой переменные. величины, а поэтому для расчета мало пригодны.
1ак как характеристики нелинейных элементов У=Г«11 илн 1=ЯД часто определ1потся экспериментально и зада1отся обычно в виде таблиц или графнков, то широкое применение получили графические «графоаналитические) методы расчета. При этом последовагельность операций сохраняется примерно той же, что и при расчетах линейных цепей, только вместо сложения и вычитания напряжений н токов в соответствии с законами Кирхгофа производится сложение или вычитание абсцисс или ординат соответствующих вольтамперных характеристик. Расче'!' сводится к пастроени!О эквивалее!тной вальтампернай характеристики цепи.
В соответствии с законами Кирхгофа при последовательном соединении элементов характеристики складывают прн одинаковых значениях тока, при параллельном соединснии — при одинаковых значениях напряжения. В лабораторной работе исследуется электрическая цепь (рис. 3) с двумя нелинейными элементами, одним их которых является лампа накал~~виня ИЕ, и одним линейным элементам ~резистором), Эквивалентная вольтамперпая характеристика параллельного соединения Узз=Я7!) При графическом методе расчета получается суммированием вольтамперных характеристик лампы накаливания 01. и резистора Л при одинаковых значениях напряжения. Вольтамперная характеристика всей цепи У=ЯЦ получается суммированием характеристики нелинейного сопротивления Я1 и характеристики параллельнога соединения У з=117Д при одинаковых значениях тока.
3, Порядок выполнения работы 3.1. Ози!!каыиться с лабораторной устано~к~й (модуль И~Тани~, модул~ нелинейных элементов, модуль автотрансформатора, модуль мультиметров, модуль измерительный). 3.2. Собрать электрическую цепь для снятия вольтамперных характеристик элементов цепи !рис. 2) и предъявить ее для проверки преподавател!О. В качестве регулируемого источника постоянного напряжения использовать выход пониженного настоянного напряжения автотрансформатора = 0...12 В (модуль автотрансформатара). В ! качестве амперметра + А1 использовать мультиметр в режиме измерения постоянного тока.
В качестве вольтметра + использовать магнитаэлектрический =0...12В „ц1 вольтметр с пределом измерения 15 В модуля измерительного. Обринтть вин«панне нн полярность напрлженил на нелннейном элементе Я1, Рис. 2 3.3. Снять вольтамперную характеристику нелинейного элемента й1. Для этого установить регу!!ятор пап1эяже!!ия автот1заисформатара в крайнее левое наложение, вклю'!Ить последователы!а модули питания 1выкл!Очатель ОЕ1), мультиметров и автотрансформатора.
Увеличивая плавно напряжение питания провести необходимые измерения при изменении тока от 0 да 30...100 мА. Результаты измерений занести в табл. 1. Выключить электропитание стенда. Таблиц~ 1 3.4. Собрать цепь с последовательным соединением лампы накаливания ОХ, и резистора й2. Снять вольтамперную характеристику лампы накаливания и резистора Л3. Результаты измерений занести в табл. 2. 13л, И 3.6. Собрать разветвленную электрическую цепь по рис. 3 и предъявить ее для проверки преподавателю. й1 3.7.
Вкл1очить + электропитание стенда и снять вольтамперную характеристику всей цепи У.„„,,„=-Д~У1~. Выполнять аналогично и. 3.3, =0 12 В Результаты измерений занести в табл. 4. Выключить электропитание. 11,В 0 1~,А О 3.8. Построить по экспериментальным данным вольтамперныс характеристики отдельных элементов цепи. 3.9. Записать уравнения законов Кирхгофа для исследуемой цепи. Используя результаты эксперимента„ построить расчетную вольтамперную характеристику всей цепи С',„„,=~17~~. Здесь же нарисовать полученную экспериментальную вольтамперную характеристику цепи У,„.,„=Д~Х~~ и сравнить их. 3.10.
Для указанного преподавателем значения входного напряжения выполнить графический рас~~~ токов ветвей и напряжений на отдельных участках цепи по рис. 3. Результаты расчета занести в табл. 5. Таблица 5 1:.1, 13 1.1!*1З "-12, 11 1ьА 1 А Ь=1~-1~ Л Расчет Эксперимент 3.11. Для проверки расчета нелинейной цепи собрать электрическую цепь по рнс. 4 н предъявить ее для проверки преподавателю. В качестве амперметров 37 использовать мультиметры в режиме измерения постояшюго тока. После проверки схемы вклгочить электропитание и установить заданное значение входного напряжения 11. Измерить токи 1~ и 1~ стрелочным вольтметром измерить напряжения Ц и У, на отдельных участках цепи.
Определить величину тока 1з. Результаты занести в табл. 5. Рис 4 3.12. Сделать вывод об особенностях применения законов Кирхгофа в нелинейной цепи постоянного тока. 3.13. Рассчитать статическое и дифференциальное сопротивления при указанном преподавателем значении напряжения. 6. Содержание отчета Отчет по работе должен содержать: а) наименование и цель работы; б) схемы экспериментов и таблицы с результатами измерений; в) расчетные и экспериментальные вольтамперные характеристики; г) сравнение результатов расчета с экспериментальными данными; д) выводы.
7. Контрольные вопросы 5.1. Что такое «нелинейный элемент» в электрической цепи'1 5.2. Привести примеры нелинейных элементов электрических цепей и их вольтамперных ~ара~теристик. 5.3. Почему для нелинейной цепи удобен графический способ анализа? 5 4. Справедливы ли для нелинейных цепей законы Кнрхгофа7 55. Как построить вол ьтамперпуго характеристику последовательного соединения нелинейных элементов? 5.6. Как построить вольтампернуго характеристику параллельного соединения нелинейных элементов? 5.7.
Как определяется статическое сопротивление нелинейного элемента? Будет ли оно одинаковое для разных точек вольтамперной характеристики нелинейного элемсита7 5.8. Как определяется динамическое сопротивление нелинейного элемента? Будет ли оно одинаковое для разных точек вольтамперной характеристики нелинейного элсмента7 Работа № 9 НЕЛИНЕЙНАЯ ЦЕПЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА !. Цель работы Экспериментальное исследование вольтамперных характеристик катушки индуктнвности с ферромагнитным сердечником и конденсатора. Изучение формы кривой тока в катушке с сердечником, Сравнение экспериментальных результатов с расчетными данными. Знакомство с работой двустороннего ограничителя уровня напряжения.
2. Пояснении к работе Важным элементом конструкции различных электрических машин н аппаратов, устройств электроавтоматики является катушка ипдуктивности. При протекании тока по виткам катушки создается магнитное поле„ интенсивность которого характеризуется магнитной индукцией В и магнитным потоком Ф, который пропорционален намагничивгиощей «магнитодвижущей) силе Р=1а~ где 1 — ток катушки, в — число ее витков. Зависимость Ф«Х) при отсутствии ферромагнитного магнито11ровода «сердечника) является линейнои.
Прн наличии сердечника магнитный поток, создаваемый такой катушкой прп прочих равных условиях значительно возрастает, так как в этом случае магнитный поток создается не только проводниками с током «источником внешнего магнитного поля), но и соответствующим ферромагнитным веществом магнитопровода «источником внутреннего магнитного поли). Магнитная индукция В катушки индуктивности связана с напряженностью Н магнитного поля и магнитной пропицаемостью р известным соотношением  — рН, магнитный поток Ф = Вя = рйю, где к — поперечное сечение катушки. Отсюда следует, что магнитный поток пропорционален магнитной проницаемости среды и, которая для ферромагнитных материалов значительно больше, чем магнитная проницаемость других материалов. Поэтому для уменьшения намагничивиощей силы Р, а следовательно, и для уменьшения тока, необходимого для создания требу~~о~о магнитного по~ока, катушки индуктивности снабжаются магнитопроводом «сердечником) из ферромагнитного материала„чаще всего из электротехнической стали.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
