1_1_issledovaniya-lineynykh-elektricheskikh-tsepey-postoyannogo-toka (529837)
Текст из файла
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана А.И. Коцюбинский, В.В. Лаврентьев Исследования линейных электрических цепей постоянного тока. Методическое указания к лабораторной работе нв 1 по курсу "Электротехника и электроника" Под редакцией Ю.Н. Зорина Издательство МГТУ 1992 ~- муг ° ° -..-й-.
° - ° й.. ° -р-- ° ~ й постоянного тока, экспериментальное определение параметров элементов исследуемой цепи и их оптимальных соотношений для обеспечения работы цепи в заданном режиме. Исследование влияния параметров элементов цепи на энергетические характеристики при различных режимах работы, а также изучение электроизмерительных приборов.
Основные теоретические сведения 1. Законы электрических цепей постоянного тока. Функционирование любого электрического устройства сопровождается непрерывным изменением энергии источников электропитателя и потребителя (приемников). Этот процесс характеризуется определенными значениями токов и напряжений, основными соотношения между которыми устанавливаются фундаментальными законами электротехники — законами Кирхгофа и Ома. Кроме того, для каждого режима работы электрической цепи может быть записано уравнение баланса мощности, отражающее закон сохранения энергии для рассматриваемой цепи. Пе вый закон Ки хго а.
Алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю: 1 = О. Для записи уравнения по первому закону Кирхгофа необходимо произвольно выбрать положительное направления токов во всех ветвях электрической цепи учитывать их со знаком "плюс", если они направлены к выбранному узлу, и со знаком "минус", если они направлены от этого узла. Вто ой закон Ки хго а. В любом электрически замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на всех резистивных элементах того же контура: (2) Часто в электрических цепях между узлами цепи имеются те или иные напряжения.
С учетом сказанного уравнения второго закона Кирхгофа в наиболее общем случае принимает вид: б= 1Л+ и. Для записи уравнения (3) необходимо: ° выбрать положительное направления напряжений, ЭДС, токов; ° выбрать направление обхода контура; ° со знаком "плюс" учитывать те слагаемые, положительное направления которых совпадают с направлением обхода контура в противном случае — со знаком «минус». Закон Ома определяет связь между основными электрическими величинами на участках цепи. Для пассивного участка цепи, т.е. не содержащего источников, закон Ома можно записать в виде: Уравнение баланса мощностей в соответствии с законом сохранения энергии формулируется следующим образом: суммарная мощность, отдаваемая всеми источниками электрической энергии, в цепь, должна быть равна мощности, потребляемой всеми приемниками, т.е.
)знег 1ор. Так как источники энергии в зависимости от условий работы могут не только отдавать мощность, но и потреблять ее (например зарядка электрического аккумулятора), то уравнения баланса мощностей составляют с учетом действительных направлений ЭДС напряжений и токов и записывают в общем случае так: Е 1+ (1.1= Е 1+ (1 1+ 1а.й (б) В этом уравнении стрелками обозначены возможные взаимные направления ЗдС, напряжений и токов. 2. Основные характеристики и параметры источников электрической энергии. Важнейшей характеристикой любого источника электрической энергии является его вольт-амперная (или внешняя) характеристика, которая представляет собой зависимость напряжения на клеммах источника от потребляющего тока (рис.
1а). Основными параметрами этой характеристики являются: напряжение на клеммах источника в режиме холостого хода (1 = О), называемое ЭДС источника Е, и внутреннее сопротивление источника Ео. При расчетах электрических цепей используют схему замещения источника энергии, которая может быть представлена последовательным соединением идеального источника ЭДС (напряжения) Е и внутреннего сопротивления источника Ео (рис.16). Рис.1 (б) Рис.
1 (а) Внешнюю характеристику источника можно описать уравнением второго закона Кирхгофа (7) У =Š— 1 ° йр. Она представляет собой прямую линию, наклон которой к оси абсцисс зависит от значения йв. При положительных значениях тока источник отдает мощность, поэтому напряжение У на его клеммах меньше Е; при отрицательных — источник потребляет электрическую энергию, т.е. работает в режиме "потребителя" при этом У > Е (см. рис. 1б). Источник электрической энергии может работать в различных режимах: 1.
холостого хода, когда 1 = О, а У = Е; 2, номинальном; 3. короткого замыкания; 4. согласованном. Основным режимом работы является номинальный, при котором потребляемый от источника ток 1 равен номинальному 1„„ Номинальный ток — это предельное значения, при котором длительная эксплуатация источника не вызывает выхода его из строя. Значения 1„,и указано в паспорте на источник. Коэффициент полезного действия источника: Рьр У1У1 Р„ г) (8) Ряст Рпр + ~Рп У 1+1 пО где ЬР, — мощность потерь на внутреннем сопротивлении источника (нагрев источника) Для мощных источников, когда передаваемая потребителем мощность достигает десятков и сотен киловатт, вопрос повышения КПД вЂ” важная технико-экономическая задача. Для маломощных цепей (в технике слабых токов) на первый план в большинстве случаев выдвигают требования передачи от источника к потребителю максимально возможной мощности, при этом КПД не учитывают.
Это условие может быть реализовано при равенстве внутреннего сопротивления источника Н0 и сопротивления подключаемого потребителя, что доказано в теоретической части курса. Такой режим называют согласованным, и КПД при этом оказывается равным 0.5. Режим короткого замыкания возникает тогда, когда сопротивления нагрузки Ян становится равным нулю, и ток в цепи ограничивается только сопротивлением Ер. Этот режим для источника является аварийным, так как потребляемый ток значительно превышает номинальный.
При токах нагрузки в диапазоне О < 1 < 1„, работа источника вполне допустима и используется на практике. 3. Электроизмерительные приборы и электрические измерения. Общее требование ко всем злектроизмерительным приборам — подключение их к контролируемой цепи не должно нарушать режим ее работы. Для измерения в цепях постоянного тока используют приборы магнитоэлектрической системы. Принцип их действия основан на законе Ампера, согласно которому на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила. Конструктивно магнитоэлектрический измерительный механизм (рис. 2) содержит постоянный магнит 1 с полосными наконечниками 2, обеспечивающими в воздушном зазоре равномерное магнитное поле.
В ней размещена подвижная алюминиевая рамка 3 с расположенной на ней обмоткой 4, по которой протекает измеряемый ток. Внутри рамки находится неподвижный стальной цилиндр 5. С внешней целью обмотка 4 соединена при помощи спиральных пружинок б, выполняющих роль токопроводников и упругих элементов, которые ограничивают угол поворота рамки в зависимости от протекающего через обмотку тока, а также осуществляют возврат стрелки в исходное положение. Таким образом, угол поворота рамки линейно зависит от протекающего через нее тока.
С рамкой жестко связана стрелка 7, позволяющая проводить отсчет измеряемой величины по линейной шкале 8. Рис 2. В настоящее время применяют и обращенную конструкцию измерительного элемента. В ней неподвижной является катушка, внутри которой на оси подвижной системы закреплен постоянный магнит.
Такая конструкция является более надежной. р~~~ ю р,~ ю л л р~ — ю жрл~ р.6 р дюйм м нему последовательно большим добавочным сопротивлением. Ток измеряют амперметром — измерительным прибором с подключенным к нему параллельно шунтом, обладающим малым сопротивлением. На шкале прибора приведены различные условные обозначения по ГОСТ 2317-78 и СТ СЭВ 1051-78, наиболее существенные из которых представлены в табл. 1 и 2. Таблица 1. Условное обозначение Система прибора 1. Магнитоэлектрическая с подвижной рамкой и механической противодействующей силой.
2. Магнитоэлектрическая с подвижным магнитом. 3. Электромагнитная с механической противодействующей силой. 4. Электромеханическая (без экрана) с механической противодействующей силой. Номинальная величина и е ел изме ения — наибольшее значение величины, которое может быть измерено данным прибором. Ыюдйлурмм р бр» р ~ м ы, р вызывает стрелки прибора на одно деление. Пог ешность изме ений.
Подключение измерительного прибора, обладающего конечным значением сопротивления, в электрическую цепь приводит к изменению режима ее работы. При этом прибор уже измеряет ток или напряжение, которые возникли в цепи после его подключения. Для уменьшения такого типа погрешностей необходимо, чтобы внутреннее сопротивление вольтметра было неизмеримо выше сопротивлений исследуемой цепи, а амперметра — ниже. Кроме того, при измерениях имеет место погрешность, вызванная несовершенством самого измерительного прибора, Величина этой погрешности зависит от класса точности прибора.
Таблица 2. Условное обозначение Прибор Постоянного тока. Постоянного и переменного тока. Переменного однофазного тока. Переменного трехфазного тока. Класс точности. Горизонтально. Вертикально. Кроме того, при измерениях имеет место погрешность, вызванная несовершенством самого измерительного прибора. Величина этой погрешности зависит от класса точности прибора.
Классом точности прибора называют стандартизированное значение основной приведенной погрешности прибора. Фактическое значение основной приведенной погрешности определяет для каждого оцифрованного деления шкалы прибора при его проверке в контрольной лаборатории. (9) ~ (Ад — Ан) 1 ЬА у„ Аном Аном Измерительная цепь прибора изолирована от корпуса и испытана под напряжением равным 2 кВт. Прибор рабочее положение шкалы, которого составляет угол бОо к горизонту.
Где: Ад — действительное значение измеряемой величины; ˄— измеренное значение, т.е. показание прибора; ЛА — абсолютная погрешность измерений; А„,„— номинальная величина прибора. Соответствие прибора определенному классу точности гарантирует непревышение основной приведенной погрешности прибора по всей шкале одной из величин стандартизованного ряда. Электроизмерительные приборы выпускают следующих классов точности: 0,05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; 4.0. Зная класс точности прибора и его номинальную величину, можно вычислить наибольшую абсолютную и относительную погрешности измерений у, проводимых по всей шкале: ЬА = УпР ' ~ном ЬА 100% Аи (10) Описание лабораторного стенда. Р'Ч1 Р'Ч1 РЧ1 Р'Ч1 Рис, 3 Общий вид лабораторного стенда представлен на рис.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
