Последовательное соединение элементов электрической цепи

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по дисциплинам

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА,
ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

для студентов очной формы обучения специальностей
ИСТ ГИС ГН ГОР ГПН ГФН МГ НЛ ПМК ПРИЗ ТПП

 

 

Тюмень 2012

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания предназначены для оказания помощи студентам неэлектротехнических специальностей при подготовке и выполнении работ по курсам «Электротехника и электроника», «Общая электротехника». Содержание работ соответствует типовой программе.

Экспериментальные задачи, предлагаемые на лабораторных занятиях, могут быть успешно решены в отведённое время только при условии тщательной подготовки. В подготовку к каждой лабораторной работе входит подробное изучение её содержания по данным методическим указаниям и изучение соответствующих разделов теоретического курса.

Получив допуск к лабораторной работе, необходимо приступить к сборке электрической цепи на стенде согласно схеме. При сборке схем рекомендуется соединять сначала элементы последовательной цепи (в т.ч. амперметры), а затем подключать параллельные ветви. В трёхфазных цепях собирать схемы рекомендуется по отдельным фазам с последующим соединением этих цепей звездой или треугольником. Вольтметры рекомендуется подключать последними.

ВНИМАНИЕ!
Рукоятка регулятора напряжения, расположенная на горизонтальной части стенда, должна быть повёрнута в крайнее положение против часовой стрелки, что соответствует напряжению, равному нулю.

В качестве регулятора напряжения на стенде применяется ЛАТР – лабораторный автотрансформатор.

К проведению опыта студенты приступают только после проверки собранной цепи преподавателем и получения разрешения.

БЕЗ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ ПОДАВАТЬ НАПРЯЖЕНИЕ НА СОБРАННУЮ ЦЕПЬ ЗАПРЕЩЕНО!

В процессе измерений необходимо следить за тем, чтобы пределы измерительных приборов соответствовали величине измеряемого параметра.

При переходе от одного этапа к другому и после завершения работы необходимо обратиться к преподавателю для проверки достоверности полученных результатов до разборки электрических цепей. Если результаты признаны неудовлетворительными, опыт необходимо повторить. Разборка электрических цепей экспериментальной установки производится с разрешения преподавателя.

Полученные данные наблюдений студенты обрабатывают и составляют отчет о выполненной лабораторной работе.

При составлении отчёта в формулах и электрических схемах следует применять условные обозначения, рекомендуемые ГОСТом. Электрические схемы, векторные диаграммы и графики вычерчиваются аккуратно с помощью чертёжных принадлежностей или средств информационных технологий (AutoCAD, Visio, Word и др.). Математические расчёты и построение характеристик рекомендуется выполнять в Excel, MathCAD, MATLAB.

При защите отчёта студент обязан объяснить любой выполненный опыт или расчёт, соответствие результатов опытов положениям теории и ответить на дополнительные вопросы преподавателя по изучаемой теме, после чего по лабораторной работе получает баллы.

СТУДЕНТЫ,
НЕ УСВОИВШИЕ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ
К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
НЕ ДОПУСКАЮТСЯ!

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Цепи постоянного тока
последовательного, параллельного и смешанного соединений резистивных элементов.

Цель работы: Исследовать распределение токов, напряжений и мощностей при различных способах соединения резистивных элементов.

 

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Опыт №2. Резонанс токов

Соберите цепь по схеме на рис. 2.6.

Для измерения входного напряжения U, тока в цепи I и потребляемой активной мощности Р применяется измерительный комплект К505 (см. прил. 2).

Рис.2.6. Схема проведения опыта №2

Убедитесь, что рукоятка ЛАТРа вывернута против часовой стрелки до упора. Подайте питание на стенд, включив автомат под столешницей. Нажмите кнопку включения сети «ВКЛ». Включите источник питания «ПЕРЕМЕННОЕ». ЛАТРом плавно увеличивайте напряжение, подаваемое на собранную цепь, до значения, указанное преподавателем. Изменяйте ёмкость конденсаторной батареи до наступления резонансного режима работы цепи (определяется по приборам). Проведите на стенде необходимые измерения, результаты занесите в табл. 2.2. По окончании опыта выверните рукоятку ЛАТРа против часовой стрелки до упора и отключите источник питания.

Нажмите кнопку отключения сети «ВЫКЛ». Отключите автомат под столешницей стенда.

 

 

Таблица 2.2

№

Измеренные параметры

Вычисленные параметры

U, B

I, A

IR, A

IC, A

IK, A

P, Вт

R, Ом

RK, Ом

XL, Ом

XC, Ом

zK, Ом

z, Ом

Средняя величина параметра:

Продолжение табл. 2.2

Вычисленные параметры

UAK, B

UL, B

PR, Вт

PK, Вт

QK, BAp

QC, BAp

Q, BAp

SK, BA

S, BA

ϕK, град

ϕ, град

cosϕK

cosϕ

—

 

ЗАДАНИЯ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ ПО ОПЫТУ №2

1. Вычислите величины, указанные в табл. 2.2, руководствуясь правилами приближённых вычислений (см. прил. 1)

2. По рассчитанным средним величинам параметров табл. 2.2 определите резонансную ёмкость С_РЕЗ из условия возникновения резонного режима работы цепи.

3. Используя величину напряжения питания и рассчитанные средние величины параметров
табл. 2.2 в качестве исходных, постройте и проанализируйте зависимости I(C), I_K(C), I_C(C), z(C), cosϕ(C) на интервале изменения ёмкости от 55 мкФ до 250 мкФ. На графиках укажите точку резонансного режима работы цепи.

4. По средним величинам параметров табл. 2.2 рассчитайте модуль полной проводимости цепи y, её активную g, реактивную b составляющие и постройте треугольники проводимостей и мощностей цепи.

5. Качественно постройте векторные диаграммы цепи для случаев 1) С < С_РЕЗ 2) С = С_РЕЗ 3) С > С_РЕЗ.

6. Покажите справедливость свойств параллельного соединения элементов.

7. Напишите вывод по опыту №2.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Измерительный комплект К505

Измерительный комплект К505 содержит амперметр A, ваттметр W, вольтметр V.

Рис. П.1. Принципиальная схема измерительного комплекта К505:
А, В, С – точки подключения соответствующих фаз цепи;
0 – точка подключения нулевого провода.

Рис. П.2. Принципиальная схема соединения приборов при однофазных измерениях

Каждый прибор измерительного комплекта К505 имеет изменяемую цену деления.

Приложение 3

Образец титульного листа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт кибернетики, информатики и связи
Кафедра «Электроэнергетика»

 

 

ОТЧЁТ
по лабораторной работе № ___

_____________________________________________________

(тема лабораторной работы)

 

 

Выполнил: ст. гр. ГРУППА-ХХ
Фамилия Имя

Проверил: ассистент каф. ЭЭ
Ф.И.О.

 

Тюмень 2012

[1]Значащими цифрами называются все цифры, кроме нуля, а также и нуль в двух случаях:

1) когда нуль стоит между значащими цифрами;

2) когда нуль стоит в конце числа и когда известно, что единиц соответствующего разряда в данном числе не имеется.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по дисциплинам

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА,
ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

для студентов очной формы обучения специальностей
ИСТ ГИС ГН ГОР ГПН ГФН МГ НЛ ПМК ПРИЗ ТПП

 

 

Тюмень 2012

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания предназначены для оказания помощи студентам неэлектротехнических специальностей при подготовке и выполнении работ по курсам «Электротехника и электроника», «Общая электротехника». Содержание работ соответствует типовой программе.

Экспериментальные задачи, предлагаемые на лабораторных занятиях, могут быть успешно решены в отведённое время только при условии тщательной подготовки. В подготовку к каждой лабораторной работе входит подробное изучение её содержания по данным методическим указаниям и изучение соответствующих разделов теоретического курса.

Получив допуск к лабораторной работе, необходимо приступить к сборке электрической цепи на стенде согласно схеме. При сборке схем рекомендуется соединять сначала элементы последовательной цепи (в т.ч. амперметры), а затем подключать параллельные ветви. В трёхфазных цепях собирать схемы рекомендуется по отдельным фазам с последующим соединением этих цепей звездой или треугольником. Вольтметры рекомендуется подключать последними.

ВНИМАНИЕ!
Рукоятка регулятора напряжения, расположенная на горизонтальной части стенда, должна быть повёрнута в крайнее положение против часовой стрелки, что соответствует напряжению, равному нулю.

В качестве регулятора напряжения на стенде применяется ЛАТР – лабораторный автотрансформатор.

К проведению опыта студенты приступают только после проверки собранной цепи преподавателем и получения разрешения.

БЕЗ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ ПОДАВАТЬ НАПРЯЖЕНИЕ НА СОБРАННУЮ ЦЕПЬ ЗАПРЕЩЕНО!

В процессе измерений необходимо следить за тем, чтобы пределы измерительных приборов соответствовали величине измеряемого параметра.

При переходе от одного этапа к другому и после завершения работы необходимо обратиться к преподавателю для проверки достоверности полученных результатов до разборки электрических цепей. Если результаты признаны неудовлетворительными, опыт необходимо повторить. Разборка электрических цепей экспериментальной установки производится с разрешения преподавателя.

Полученные данные наблюдений студенты обрабатывают и составляют отчет о выполненной лабораторной работе.

При составлении отчёта в формулах и электрических схемах следует применять условные обозначения, рекомендуемые ГОСТом. Электрические схемы, векторные диаграммы и графики вычерчиваются аккуратно с помощью чертёжных принадлежностей или средств информационных технологий (AutoCAD, Visio, Word и др.). Математические расчёты и построение характеристик рекомендуется выполнять в Excel, MathCAD, MATLAB.

При защите отчёта студент обязан объяснить любой выполненный опыт или расчёт, соответствие результатов опытов положениям теории и ответить на дополнительные вопросы преподавателя по изучаемой теме, после чего по лабораторной работе получает баллы.

СТУДЕНТЫ,
НЕ УСВОИВШИЕ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ
К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
НЕ ДОПУСКАЮТСЯ!

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Цепи постоянного тока
последовательного, параллельного и смешанного соединений резистивных элементов.

Цель работы: Исследовать распределение токов, напряжений и мощностей при различных способах соединения резистивных элементов.

 

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Последовательное соединение элементов электрической цепи

Последовательным называется соединение, когда конец одного элемента соединяется с условным началом второго, конец второго – с началом третьего и т.д.

Рис. 1.1. Схема последовательного соединения элементов

Свойства последовательного соединения элементов.

1. Последовательное соединение характеризуется общим для всех элементов током:

2. Эквивалентное сопротивление последовательного участка схемы:

3. Падения напряжения на отдельных элементах распределяются пропорционально величинам их сопротивлений и в совокупности равны напряжению, подаваемому на схему (следует из второго закона Кирхгофа):

4. Суммарная мощность приёмников, равная мощности источника (следует из уравнения баланса мощности):

Мощность, потребляемая отдельным элементом: