Стенды эв – 4 и техника безопасности при работе на них

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

 

 

СТЕНДЫ ЭВ – 4 И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА НИХ

Экспериментальные исследования в лаборатории (ауд. А-658) проводятся на действующих электроустановках – универсальных лабораторных стендах по электротехнике типа ЭВ - 4 (рис.Б.1) Каждый стенд состоит из двух секций: элек­трических цепей и электрических машин. Стенды подключаются к трехфазной четырехпроводной сети напряжением 380 В включением автоматического выключателя, расположенного с правой стороны под откидным столом секции электрических цепей.

 

 

Панель источников напряжения стенда ЭВ-4

При включении автоматического выключателя на панели источников загорается сигнальная лампа с надписью "Сеть" и индикатор на лицевой панели уни­версального прибора В7-38 (установлен в нише секции "Цепи и электроника").

Для исследуемых цепей источником напряжения являются гнезда на "панели источников" стенда ЭВ-4. Эти гнезда имеют маркировку (надписи):

Ÿ ~ 3 ´ 220 В; 50 Гц (над гнездами) и A B C 0 (под гнездами) – трехфазный источник напряжением 220 В частотой 50 Гц;

Ÿ ~ 0 – 220 В (над гнездами) – регулируемое с помощью ЛАТРа переменное напряжение;

Ÿ 0 – 220 В (над гнездами) и + – (слева от гнезд) – регулируемое ЛАТРом постоянное напряжение;

Ÿ 12 В (над гнездами) и + – (слева от гнезд) – источник постоянного стабилизированного напряжения.

Величины напряжений контролируются вольтметрами: слева – переменного напряжения, справа – постоянного. Эти приборы показывают напряжение на клеммах только тогда, когда нажаты кнопки и горят сигнальные лампы, расположенные под приборами.

Две кнопки "Вкл." и "Выкл." используются для подключения ЛАТРа, то есть для включения источников переменного и постоянного напряжения.

Имеющееся на стенде напряжение 220 В опасно для жизни и для исключения случаев пора­жения электрическим током необходимо выполнять правила, обеспечивающие безопасное проведение лабораторных работ.

Правила техники безопасности

 

1. Перед началом работы (сборки схемы) студенты должны проверить отсутствие напряжения на стенде. Для этого нужно убедиться, что ручка пакетного выключателя, которым подается напряжение на стенд, находится в нижнем положении, то есть пакетный выключатель выключен.

2. Запрещается, во избежание возникновения аварийных режи­мов, включать пакетный выключатель (подводить к собранной цепи напряжение) без проверки пра­вильности сборки преподавателем.

3. КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ под напряжением (при подключенном к стенду напряже­нии) производить сборку электрических цепей, переключать преде­лы измерения токовых цепей приборов, пересоединять провода.

4. Запрещается под напряжением (при подключенном к стенду напряже­нии) прикасаться к оголенным (без изоляции) токоведущим частям.

5. Запрещается оставлять стенд без присмотра, если пакетный выключатель включен (под напряжением).

6. При сборке схем студенты должны обеспечить надежное крепление проводов в клеммах (гнездах) во избежание их отсоединения при по­дведенном напряжении, так как это создает повышенную опасность по­ражения током.

7. При возникновении аварийной ситуации (попадание чело­века под напряжение, отсоединение или обрыв проводов, зашкаливание приборов, короткое замыкание и т.п.) необходимо без промедления, но аккуратно (т.е. не задевая проводов, приборов и пр., чтобы не ухудшить возникшую ситуацию) отключить от стенда напряжение путем выключения вводного пакетного выключателя.

8. По вопросам техники безопасности на первом лаборатор­ном занятии со студентами проводится инструктаж. Каждый сту­дент после инструктажа должен расписаться в журнале.

 

Запуск программы EWB

Для запуска программы необходимо: кликнуть мышью на кнопке "Пуск", выбрать группу "Программы", затем выбрать группу "Electronics Workbench" и выбрать команду "Electronics Workbench". Если на ра­бо­чем столе MS Windows лежит ярлык программы, то дважды клик­нуть мышкой на значке ярлыка программы Electronics Workbench.

После запуска программы Вы попадаете в главное окно EWB, показанное на рис. 0.1. Главное окно программы устроено аналогично всем окнам MS Windows: под заголовком окна (синяя полоска вверху) находится строка меню с группами команд (F ile, E dit, C ircuit, A nalysis, W indow и H elp). Под строкой меню находятся две панели с кнопками: основная (для работы с файлами, элементами окна, параметрами внешнего вида) и панель с группами элементов. В правом верхнем углу окна находя­т­ся клавиша "Пуск – Стоп" для запуска – остановки моделирования (обозначена "0 / 1") и кнопка при­остановки моделирования (" Pause "). Под строкой заголовка схемы находится наборное поле для сборки цепи и подключения приборов.

Рис.0.1 Главное окно программы Electronics Workbehch

Сборка схемы

Прежде чем создавать принципиальную схему средствами программы EWB, необходимо на листе бумаги подготовить ее эскиз с примерным распо­ложени­ем компонентов (показано на рис. 0.2).

 

Рис. 0.2 Схема исследуемой цепи

Процесс создания схемы начинается с размещения на рабочем поле EWB элементов цепи из наборов компонентов программы в соответствии с подготовленным эскизом.

Для открытия нужного набора необходимо подвести курсор мыши к соответствующей кнопке наборов и нажать один раз ее левую клавишу, по­сле чего откроется окошко с кнопками – компонентами. На рис. 0.3 показана нажатая кнопка с набором элементов "Источники".

Рис. 0.3 Раскрыта группа элементов – источников

Необходимый для создания схемы элемент переносится из открывшегося окошка группы элементов на наборное поле программы движением мыши при нажатой левой кнопке. Из раскрытой группы "Источники" нужно перетащить элемент "Земля", обозначенный ^ (первый слева в первом ряду) и источник постоянного напряжения (второй слева в первом ряду). Результат таких действий показан на рис. 0.4.

Рис. 0.4 На наборное поле перетащены с помощи мыши два элемента

На рис.0.5 и рис.0.6 показаны аналогичные действия по переносу всех эле­ментов и приборов цепи по рис.0.2.

Требуемые параметры (например, сопротивление резистора, его метка – обоз­на­чение на схеме) устанавливаются в раскрывающемся диалоговом окне после двойного щелчка мышью по значку ко­м­понента (ввод значений производится с клавиатуры, а кратность /доль­ность единиц измерения с помощью мыши), выбор подтверждается нажатием кнопки Ок или клави­ши Enter.

Для установки сопротивлений резисторов (первоначально их сопротивление установлено в 1 кОм) нужно дважды щелкнуть мышью на значке резистора– откроется диалоговое окно свойств резистора (рис.0.7). Щел­к­нув мышью на вкладке " Value " ("Величина, значение"), нужно в поле ввода сопротивления ввести нужное число, а затем мышью (справа кнопки–переключатели €) выбрать кратность сопротивления (Ом, кОм или МОм).

Рис. 0.5 На наборное поле с помощью мыши перетащены 6 резисторов и два узла
(жирные точки)

Рис. 0.6 Перенос на наборное поле двух вольтметров и двух амперметров

Далее, щелкнув на вкла­дке " Label " ("Метка, обоз­на­че­ние") в поле вво­да, ну­жно ввести обоз­на­чение резистора. К сожалению, в прог­рамме невозможно вво­дить индексы, поэтому вместо R₁ при­ходится вводить R1.

Аналогично ну­жно установить па­ра­метры остальных резис­торов.

Диалоговое окно свойств ис­точни­ка постоянного напряжения приве­дено на рис.0.8. Поля ввода значения и кратности (или дольности) единиц измерения похожи на поля ввода резистора.

Приборы также имеют Свой­ства. Ниже на рис.0.9 показаны диалоговые окна свойств вольтметра и ампер­метра. Здесь на вкладке Value (Значения) мож­но выб­­рать режим измерений – Mode (DC – постоянное, АС – переменное напряжение) и ус­та­новить внутреннее сопротивление – Resistance. С по­мо­щью вкладки Label (Обозначение) можно обоз­на­чить прибор на схеме, нап­ри­мер, V1.

Рис. 0.7 Диалоговое окно свойств резистора

Рис. 0.8 Диалоговое окно свойств источника постоянного напряжения

Наиболее важным для приборов является режим измерений. В режиме DC измеряется сре­днее значение (постоянные напряжения, токи), а в режиме АС – действу­ющее (переменные напряжения, токи).

После размещения элементов на наборном поле (перетаскиваются мышью), производится соединение их выводов провод­никами. При этом необходимо учитывать, что к выводу компонента можно подклю­чить только один проводник. Для выполнения подключения курсор мыши подводится к выводу компонента и после появлении кружочка черного цвета нажимается левая кнопка и появляющийся при этом проводник протягива­ется к выводу другого компонента до появления на нем такого же кружочка, после чего кнопка мыши отпускается, и сое­ди­нение готово.

Рис. 0.9 Диалоговые окна свойств вольтметра и амперметра

При необхо­димости подключения к этим выводам других проводников в библиотеке Basic вы­бирается узел (символ соединения, два таких символа показаны на рис.0.5) и переносится на ранее установленный про­водник. Что­бы точка почернела (первоначально она имеет красный цвет), необ­ходи­мо щелкнуть мышью по свободному месту рабочего поля. Если эта точка дейст­ви­тель­но имеет электрическое соединение с проводником, то она полностью окрашивается черным цветом. Если на ней виден след от пересека­ю­щего проводника, то электрического соединения нет и точку необходимо установить заново. Пос­ле удачной установки к точке соединения можно подключить еще два проводника. Ес­ли соединение нужно разорвать, курсор подводится к одному из выводов компонен­тов или точке соединения и при появлении кружочка нажимается левая кно­п­ка, проводник отводится на свободное место рабочего поля, после чего кнопка отпуска­ется. Если необходимо подключить вывод к имеющемуся на схеме проводнику, то проводник от вывода компонента курсором подводится к указанному проводнику и после появления точки соединения кнопка мыши отпускается. Следует отметить, что прокладка соединительных проводников производится автоматически, причем препятствия – ком­поненты и другие проводники – огибаются по ортогональным нап­равле­ни­ям (по горизонтали или вертикали).

Узел может быть использован не толь­ко для подключения про­вод­ни­­ков, но и для введения надписей (например, указания ве­личины тока в провод­нике, его функци­о­нального назначения и т.п.). Для этого необ­ходимо дважды щелкнуть по узлу и в рас­крывшемся ок­не свойств ввес­ти необхо­димую запись (не более 14 си­м­волов), причем запись можно смещать вправо путем введения слева нужного ко­личества пробелов. Это свойство может быть исполь­зова­но и в том случае, когда по­зиционное обоз­начение компонента (например, C1, R10) накладывается на рядом проходящий проводник или другие элементы схемы.

Если необходимо переместить отдельный сегмент проводника, к нему подво­дится курсор, нажимается левая кнопка и после появления в верти­ка­ль­­ной или в го­ризонтальной плоскости двойного курсора производятся нужные перемещения (не отпуская кнопки).

Для поворота элемента на 90° нужно щелкнуть на нем мышью (элемент выделяется красным цветом) и нажать комбинацию клавиш Ctrl+R, ли­бо нажать мышкой на кнопку на основной панели инструмен­тов (см. рис.0.1). Для поворота выделенного элемента вдоль вертикальной или горизонтальной оси следует нажать мышкой на кнопку или на основной панели инструментов. В результате всех выполненных манипуляций должна получится схема по рис. 0.2.

Далее для выполнения п.1.3 задания необходимо "подключить" амперметр для измерения тока в резистивном элементе с номером, указанном в Вашем варианте задания. К этому же резистору следует "подключить" и вольтметр. В результате будет выполнено задание п.1.3.

Ниже на рис.0.11 показаны приборы, подключенные к резистору R6.

При этом амперметр можно подключить перетаскиванием мышью так, чтобы выводы прибора совпали с соединительным проводником между R6 и точкой d. Как только это произойдет, следует отпустить кнопку мыши.

Вольтметр подключается иначе. Вначале он буксируется мышкой в нужное место. Затем к зажиму вольтметра подводится курсор и после возникновения черной точки проводится проводник к проводнику между R6 и точкой с. При этом должна возникнуть точка – узел. Следует быть внимательным, так как подключение может возникнуть как справа, так и слева от узла (выше показано на рисунке).

Рис. 0.11 Исследуемая схема цепи с подключенными приборами

Производство измерений

Для измерения тока и напряжения необходимо запустить программу в режиме моделирования. Для этого мышью нужно нажать на кнопку "1" кла­ви­ши " Пуск – Стоп " (рис.0.1). После того, как перестанут изменяться показания приборов, следует остановить процесс моделирования, нажав мышью на кнопку "0" кла­ви­ши " Пуск – Стоп ". Списав показания приборов, далее нужно установить напряжение источника в два раза больше и вновь произвести измерения. В результате будет выполнен п.1.4 задания.

Лабораторная работа № 1

Рис. 1.1 Рис. 1.2

Работа выполняется на стенде ЭВ-4. Источником энергии является регулируемый источник постоянного нап­ряжения (см. рис. на стр. 7). Цепь содержит также нагрузку (резистор) R на панели элементов (см. рис. на стр. 10), измерительные приборы: универсальный (постоянного и переменного напряжения) вольт­метр V типа В 7-38, амперметр постоянного тока (на лицевой панели прибора имеется надпись " – ") A.

Сборку схемы проводят в следующей последовательности. Вна­чале соби­рают главные цепи, под которыми понимают цепи, сое­диняющие источник и потребитель (нагрузку). Это цепи, по ко­торым передается энергия от источника к потребителю; в терминологии их часто называют силовыми цепями и реже, но вернее, – энергетическими цепями. В приведенной схеме (рис. 1.1) главная цепь на­чинается с зажима "+" источника, далее провод "1" подключает в цепь амперметр, затем провод "2" подключает потребитель (нагрузку), в качестве которой используется постоянный резистор, и провод "3" замыкает цепь на за­жиме "–" источника. После сборки главных цепей собирают цепи измерений, защит и т.д. В данной схеме это вольтметр для измерения напряжения, подключенный проводами "4" и "5".

Такой порядок сборки обусловлен рядом обстоятельств, в част­ности, тем, что в промышленных электротехнических установ­ках по главным цепям, как правило, проходит значительный ток и сечение токоведущих частей всех элементов главных цепей, в том числе проводов, больше, чем сечение токоведущих частей цепей измерений, различных защит и вспомогательных цепей.

Для измерения электрических величин используются электро­изме­ри­тель­ные приборы. В лабораторных работах основны­ми приборами являются ампер­метры и вольтметры постоянного и переменного тока (напряжения), а также измерительный комплект К-540 (рис. 1.3), предназначенный для измерения переменного тока, напряжения и активной мощности. Все эти приборы стрелочные, а универсальный прибор В 7-38 (измеряющий постоянное и переменное напряжение, а также сопротивление резис­торов) – цифровой. Измерительный комплект К-540 используют также для измерений токов, напряжений и мощностей в трехфазных цепях, поэтому на лицевой панели прибора присутствуют клеммы трех фаз (A, B, C) и нулевого провода (N), переключатель фаз под амперметром.

A

P

V

 

К приборам предъявляются два основных требования:

Ÿ включение прибора в исследуемую цепь должно незначительно изме­нять токи и нап­ряжения в элементах этой цепи, т.е. режима работы цепи;

Ÿ обеспечить точность измерений.

Первое требование обеспечивается тем, что измерительные цепи ампермет­ров и токовые измерительные обмотки ваттметров, включаемые последователь­но с нагрузкой, выполняются с сопротивлением намного меньше, чем сопроти­в­ле­ние нагрузки, т.е. близ­ким к нулю. Обмотки вольтметров и обмотки напря­жения ватт­метров, включаемые параллельно нагрузке или источнику, выполня­ется с сопротивлением намного больше, чем сопроти­в­ле­ние нагрузки или источника, т.е. стремящимся к бесконечности.

Точность измерений зависит от класса точности приборов и пределов изме­рений. Большинство приборов в лаборатории имеют несколько пределов измерений. Пределом измерения является максимальное значение величины, которую можно измерить на данном приборе. Для многопредельных приборов в качестве предела выбирают наименьший из возможных. Предел измерения ват­тметра (по мощ­ности) определяется произведением пределов по току и по нап­ря­жению. Пределы измерения всегда указаны на лицевой стороне при­бора.

Для подключения прибор имеет клеммы. Переключение пределов измерения осуществляется либо с помощью переключателей, либо путем подключения к соответствующим клеммам прибора.

Для определения показания прибора необходимо знать цену деления. Цена деления ­– это отношение предела измерения прибора к количеству де­лений шкалы. Например, если предел измерения вольтметра составляет 75 В и шкала имеет 150 делений, то цена деления будет равна В/дел. Тог­да измеряемое напряжение при отклонении стрелки на 100 делений, будет ра­в­­но: 0,5 В / дел ´ 100 дел = 50 В.

Очевидно, на разных пределах измерения цена деления бу­дет различна.

Шкала прибора имеет рабочую и нерабочую части. Нерабо­чая часть – это начальная часть шкалы (от нуля до некоторого значения), на которой полная градуировка отсутствует.

На лицевой панели измерительного комплекта К-540 имеются измерительные приборы: амперметр, вольтметр и ваттметр (рис.1.3, а). В левой верхней части комплекта имеются четыре клеммы A¯, B¯, C¯ и N для подключения к исто­чнику, а в правой верхней части панели – четыре клеммы A­, B­, C­ и N для подключения к нагрузке. Предел измерения вольтметра и обмотки напряжения ваттметра изменяются путем включения соответствующей кнопки. На лицевой панели в таблице около каждого переключателя указаны пределы измерения и цена деления амперметра и вольтметра, а на пересечении пределов по току и по напряжению – цена деления ваттметра.

3 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.1 Собрать схему рис 1.1. В качестве приборов использовать стрелочный амперметр постоянного тока с пределом измерений 1 А и универсальный прибор В 7-38 для измерения напряжения.

3.2 Подать напряжение на стенд, включив (ручка вверх) пакетный выключа­тель, располо­женный с правой стороны стенда под крышкой откидного стола. При этом включается универсальный прибор В7-38.

3.3 Ручку ЛАТРа (ЛАбораторного автоТРансформатора) установить в крайнее левое положение (до упора против часовой стрелки).

3.4 Включить источник 3-х фазного напряжения 3 220 В, нажав кнопку "Вкл" (черная кнопка, расположенная слева вверху).

3.5 Включить регулируемый источник постоянного напряжения, нажав черную кнопку под правым вольтметром. ЛАТРом установить напряжение 20 В. Записать показания амперметра (опыт 1 в табл. 1.1).

3.6 Установить ручку ЛАТРа в крайнее левое положение и выключить регулируемый источник постоянного напряжения.

3.7 Собрать схему рис. 1.3. Установить пределы на измерительном комп­лекте К-540 по напряжению U = 150 В, по току I = 1 А.

3.8 Включить источник регулируемого переменного напряжения (черная кно­пка под левым вольтметром) и снять показания вольтметра, амперметра и ваттметра, находящихся в комплекте К – 540 (опыт 2 в табл. 1.1). Рассчитать цену деления каждого из них по формулам 1, 2, 3.Вычислить действительное значение измеряемых параметров по формулам 4, 5, 6.

(1); (2); (3),

где N - число делений прибора.

(4); (5); (6),

где n - число делений показанных прибором.

Таблица 1.1

	ИЗМЕРЕНО	ВЫЧИСЛЕНО
U, В	I, А	nU, дел	nI, дел	nW, дел	CV, В/дел	CI , A/дел	Cw, Вт/дел	V, В	I, A	W, Вт
Опыт 1			__	__	__	__	__	__	__	__	__
Опыт 2	__	__
Опыт 3	__	__

3.9 Выбрать оптимальный предел на измерительном комплекте, т.е. ближай­ший больший от рассчитанных значений по формулам 4, 5. Определить показания прибора (опыт 3 табл. 1), т.е. произвести вновь расчет параметров по формулам 1, 2, 3, 4, 5, 6.

3.10 Показать результаты измерений преподавателю.

3.11 Установить ручку ЛАТРа в крайнее левое положение, отключить регулируемый источник переменного напряжения и источник 3-х фазного напряжения. Выключить пакетный выключатель и разобрать схему.

4 СОДЕРЖАНИН ОТЧЕТА

В отчете приводятся: а) краткое содержание (или цель) работы;

б) таблица данных, расчетные формулы;

в) схемы цепей.

 

5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

5.1 Что понимается под электрической схемой и каково отли­чие принципиальных и монтажных схем?

5.2 Каков порядок сборки схем?

5.3 Какие требования предъявляются к электроизмерительным приборам?

5.4 Что называется пределом измерения прибора?

5.5 Как определить предел измерения ваттметра?

5.6 Что такое цена деления прибора и как эта величина ис­пользуется в измерениях?

6 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

6.1 Касаткин А.С. Немцов М.В. «Электротехника» М. Высшая школа, 2000г.

6.2 Электротехника и электроника. Учебник для вузов. - В 3-х книгах /В.И. Киселёв, А. И. Копылов, Э. В. Кузнецов и др. //Под ред. проф. В. Г. Герасимова. Книга 1. - М.: Энергоатомиздат, 1997, 1998.

 

 

Лабораторная работа № 2

ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ,
ПАРАЛЛЕЛЬ­НЫМ И СМЕШАННЫМ СОЕДИНЕНИЕМ РЕЗИСТОРОВ

 

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомление с основными законами и свойствами простых резистивных цепей.

2 ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Распределение токов и напряжений в электрических цепях подчиняется закону Ома и двум законам Кирхгофа. Закон Ома устанавливает зависимость между током I и напряжением U на участке электрической цепи

, (2.1)

где R – сопротивление участка цепи.

Первый закон Кирхгофа (баланс токов): алгебраическая сумма токов в лю­бом узле электрической цепи равна нулю, т.е.

. (2.2)

При этом токам, направленным к узлу, приписывается один знак, например " + ", а токам, направленным от узла – другой, например " – ".

Второй закон Кирхгофа устанавливает баланс ЭДС источников и падений напряжения на резисторах в контурах цепи. Он гласит, что в любом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС (или напряжений) источников равна алгебраической сумме падений напряжений на резисторах контура.

(2.3)

Причем, ЭДС и напряжения на отдельных участках берутся со знаком " + ", если их направления совпадают с произвольно выбранным обходом контура (например, по часовой стрелки) и со знаком «–», если их направления не совпадают с направлением обхода.

Все уравнения, написанные для законов Ома и Кирхгофа, справедливы как для постоянного тока, так и для переменною тока.

В лабораторной работе исследуются цепи с последовательным, параллельным и смешанным соединением резисторов.

При последовательном соединении резисторов (рис.2.1) возникает одинаковый ток I во всех элементах. Согласно закону Ома напряжение на каждом резисторе равно:

, (2.4)

Если к цепи приложено напряжение U, то по второму закону Кирхгофа для контура следует: , (2.5)

или с учетом закона Ома , (2.6)

отсюда . (2.7)

Зная ток, можно рассчитать напряжения резисторов:

, (2.8)

При расчетах цепей вводят понятие "эквивалентное сопротивление" участка цепи. Это сопротивление определяется по закону Ома, как отношение напря­жения к току на участке, где рассчитывается эквивалентное сопротивление. Как известно, для цепи с последовательным соединением (рис. 2.1) это сопротивление равно:

(2.9)

Таким образом, эквивалентное сопротивление участка цепи с последо­ва­тель­ным соединением резисторов, равно арифметической сумме их сопротивле­ний.

При параллельном соединении ветвей (рис. 2.2) все ветви присоединяются к одной паре узлов, т.е. находятся под действием одного и того же напряжения. Поэтому ток ветви определяется этим напряжением и сопротивлением ветви

, . (2.10)

Здесь эквивалентное со­п­ротивление последовательно соединенных резис­то­ров с постоянным и перемен­ным сопротивлением.

 

 

По первому закону Кирхгофа , или

. (2.11)

Отсюда следует, что эквивалентное сопротивление при па­раллельном соединении равно: . (2.12)

Из выражений (2.10) и (2.11) следует: (2.13)

При смешанном соединении рези­сторов (рис. 2.3):

. (2.14)

При известных (измеренных) напряжениях и токах сопротивления резис­то­ров рассчи­тываются по формулам закона Ома:

; ; ; (2.15)

 

 

3. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

3.1 Изучить теоретический материал по настоящему руководству и учебной литературе.

3.2 Разобраться в порядке лабораторных исследований: знать основные те­о­ретические положения, знать схемы экспериментов и понимать каким образом должны быть получены экспериментальные данные.

3.3 В рабочей тетради подготовить материал, необходимый для исполнения работы в лаборатории:

а) начертить схемы (рис. 2.1, 2.2 и 2.3),

б) подготовить таблицы 2.1, 2.2 и 2.3, для записи результатов измерений.

4 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Сборка всех исследуемых цепей производится на части лицевой панели стенда ЭВ-4 под названием "Линейные и нелинейные цепи".

4.2 Собрать схему цепи по рис. 2.1. В качестве первого сопротивления использовать переменный резистор с сопротивлением от 0 до 150 Ом, а в качестве второго – постоянный резистор с сопротивлением 100 Ом. При измерениях использовать амперметр с пределом 1 А и вольтметр В 7-38, которым поочередно измерять требуемые напряжения. Питание схемы проводить от источника пос­тоянного напряжения, регулируемого с помощью ЛАТРа. Ручку регулировки напряжения ЛАТРа поставить в крайнее левое положение. Предъявить схему для проверки преподавателю.

4.3 Сопротивление переменного резистора сделать равным нулю, повернув по часовой стрелке ручку до упора. Подать на схему постоянное напряжение 50 В и снять показания приборов. Последовательно увеличивать сопротивление первого резистора (4 позиции), снять показания приборов для каждого случая и занести их в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

№ опыта	ИЗМЕРЕНО	ВЫЧИСЛЕНО
U, В	U1, В	U2, В	I, А	å U, В	R1, Ом	R2, Ом	Rэкв, Ом

4.4 Получение результаты показать преподавателю.

4.5 Собрать схему по рис. 2.2. В качестве сопротивления R ₁ использовать последовательно соединенные сопротивления R _1- = 100 Ом и переменное сопротивление R _1~ = 150 Ом, а в качестве R ₂ – резистор с сопротивлением 100 Ом.

Внимание: Необходимо убедится в том, что резистор R ₁ собран из двух последовательно соединенных резисторов (постоянного и переменного). Без проверки схему не включать!

Пределы измерений амперметров указаны на рис. 2.2. Выходная клемма амперметра А соединяется с клеммами размножителя. Предъявить схему для проверки преподавателю.

4.6 Сопротивление переменного резистора сделать равным нулю (повернув ручку до упора по часовой стрелке). Подать на схему постоянное напряжение 50 В и снять показания приборов. Постепенно увеличивать сопротивление переменного резистора (4 позиции), снять показания приборов для каждого случая и занести в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

№ опыта	Измерено	Вычислено
I, А	I1, А	I2, А	å I, А	R1, Ом	R2, Ом	Rэкв, Ом

4.7 Полученные результаты показать преподавателю.

4.8 Собрать схему по рис. 2.3. Схему цепи рис. 2.3 можно подучить из предыдущей схемы. Для этого конец «b» провода «bc» отсоединяют от точки «b» и соединяют с точкой «а». Пределы амперметров указаны на рис. 2.3. Вольтметром поочередно измеряют требуемые напряжения. Собранную схему предъявить для проверки преподавателю.

4.9 Сопротивление переменного резистора сделать равным нулю. Подать на схему постоянное напряжение 70 В и снять показания приборов. Постепенно увеличивая сопротивление переменного резистора (4 позиции), снять показания приборов для каждого случая и занести их в таблицу 2.3.

4.10 Полученные результаты показать преподавателю.

Таблица 2.3

№ опыта	Измерено	Вычислено
U, В	U1~, В	U1-, В	I, А	I1, А	I2, А	R1~, Ом	R2, Ом	R1-, Ом	Rэкв, Ом

4.11 Установить ручку ЛАТРа в крайнее левое положение, отключить регулируемый источник переменного напряжения и источник 3-х фазного напряжения. Выключить пакетный выключатель и разобрать схему.

5 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

В отчете приводятся:

Ÿ заполненные таблицы данных;

Ÿ схемы всех исследуемых цепей с подключенными приборами;

Ÿ графики зависимостей напряжений и токов от переменного сопротивления:

для цепи рис. 2.1: U ₁(R ₁), U ₂(R ₁) и I (R ₁) (характер этих зависимостей определяется формулами (2.7) и (2.8) при U = const, R ₂ = const);

для цепи рис.2.2: I (R _1~), I ₁(R _1~) и I ₂(R _1~) (характер этих зависимостей определяется формулами (2.10) и (2.13) при U = const; R ₂ = const);

для цепи рис.2.3: I (R _1~), I ₁(R _1~), I ₂(R _1~), U _1~(R _1~), U _1–(R _1~);

Ÿ для цепи рис. 2.3, считая заданными U, R ₂ и R _1– , аналитически рассчитать и построить зависимости I ₁ = f (R _1~); I ₂ = f (R _1~) и I = f (R _1~). Представить их в отчет. Сравнить экспериментальные графики с рассчитанными.