Закрепление навыков расчёта цепей постоянного тока с одним и несколькими источниками постоянного тока.

Исследование моста постоянного тока с резистивным и генераторным датчиком.

1.2. Краткие теоретические сведения:

Мостовая схема является разветвлённой схемой, но не является сочетанием последовательного и параллельного соединения элементов электрической цепи. Мостовые схемы нашли широкое распространение в измерительной технике, системах автоматики. При анализе полученных результатов в процессе опыта используется метод эквивалентного генератора (метод активного двухполюсника или метод холостого хода и короткого замыкания). Сущность его заключается в том, что всю цепь, за исключение сопротивления исследуемой ветви, заменяем одним источником – эквивалентным генератором и внутренним сопротивлением.

Расчёт по методу эквивалентного генератора сводится к следующему:

а) находится напряжение на зажимах разомкнутой ветви (напряжение холостого хода);

б) определяется входное сопротивление всей цепи при закороченном источнике ЭДС.

1.3. Величина резистора R₁ определяется из условия равновесия моста

R₁∙R₁₉ = R₁₈∙R₂₀ . (1.1)

Примечание: при этом ток I₃ = 0 (амперметр pA₃).

Величина сопротивления нагрузки R₂₁ определяется согласно закону Ома

. (1.2)

Сопротивление короткого замыкания R_К.З. определяется

, (1.3)

где U_X.X. – напряжение холостого хода, В;

I_К.З. – ток короткого замыкания, А.

Напряжение на выходе моста U_ВЫХ

, (1.4)

где .

Методика проведения опытов

1.4.1. Собрать схему по рис. 1.1. (С₂ – max, S₁₄ в верхнем положении).

 

Рис. 1.1. Схема исследования мостовой схемы постоянного тока с резистивным датчиком

 

Для определения параметров резистором R₂ устанавливается по вольтметру pV₅ напряжение в пределах 0…12 В. Значение выходного напряжения U_ВЫХ моста постоянного тока определяется следующим образом:

а) переключателем S₁₅ устанавливается режим холостого хода (Х.Х.) и вольтметром pV₁ измеряется напряжение Х.Х. (U_X.X.);

б) переключателем S₁₅ устанавливается режим короткого замыкания (К.З.) и амперметром pA₁ измеряется ток К.З. (I_К.З.).

Изменяя сопротивление R₁, экспериментально снимаем напряжение U_ВЫХ (таблица 1.1.).

Таблица 1.1.

U5, В	I3, A	U1, В	I1, A	R1, Ом	R21, Ом	UХ.Х., В	IК.З., А	RК.З., Ом

 

 

1.4.2. Собрать схему по рис. 1.2.

 

Рис. 1.2. Схема исследования электрической цепи постоянного тока с несколькими источниками питания

 

Испытания проводятся при расположении переключателя S₁₄ в нижнее положение (источник ЭДС E₁ включается). По вольтметру pV₅ устанавливается напряжение 0…12 В, изменяя величину ЭДС E₁ снимается экспериментально зависимость U_ВЫХ = f (E₁). Сопоставляется снятая зависимость U_ВЫХ = f (E₁) с зависимостью U_ВЫХ = f (R₁).

Расчёты производятся следующим образом:

Рассчитывается выходное напряжение U_ВЫХ по формуле:

, (1.6)

где .

Ток I₂₁ определяется методом контурных токов (рис. 1.3).

Измеренные и рассчитанные зависимости заносят в таблицу 1.2.

 

Рис. 1.3. Схема для определения контурных токов

Таблица 1.2.

U5, В	E1, В	UВЫХ, Ом	R21, Ом	I11, A	I22, A	I33, A	I18, A	I19, A	I20, A	I21, A

 

Программа работы.

Изучить схему управляемого выпрямителя измерительного моста.

1.5.2. При максимальном рассогласовании моста (R₁ = 10 кОм) с помощью вольтметра pV₁ и амперметра pA₁ определить величину сопротивления R₂₁.

1.5.3. При максимальном и минимальном значениях сопротивления R₁ рассчитать величину выходного напряжения моста и сравнить его с экспериментально снятым значением, используя метод эквивалентного генератора напряжения.

1.5.4. Экспериментально снять зависимость U_ВЫХ (R₁), убедиться в сопоставимости экспериментальных и расчётных зависимостей.

1.5.5. Методом контурных токов рассчитать величину выходного напряжения моста (рис. 1.3).

1.5.6. Снять экспериментальные зависимости U_ВЫХ (E₁) и провести сопоставление с зависимостями U_ВЫХ (R₁).

 

 

1.6. Контрольные вопросы.

Какие электрические цепи называются сложными?

Для какой цепи применяются мосты постоянного тока?

Можно ли рассматривать мостовую цепь как сочетание последовательного и параллельного соединений приёмников?

1.6.4. Что можно сказать о величинах напряжений на зажимах сопротивлений R₁₉ и R₂₀, когда мост уравновешен?

Можно ли уравновесить мост, изменяя сопротивление только одного из плеч моста?

Почему метод эквивалентного генератора называют ещё методом холостого хода и короткого замыкания?