ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1W"

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

”1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ1.1 Экспериментальное обоснование метода суперпозиции.
1.2 Изучение принципа компенсации тока.
1.3 Экспериментальное обоснование метода преобразования цепи с по-мощью эквивалентного генератора.
1.4 Изучение принципа компенсации напряжения.
2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Основными теоретическими сведениями, необходимые для выполнения работы, являются методы расчета цепей постоянного тока.
3 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА Для выполнения лабораторной работы используется ПЭВМ с загружен-ной моделирующей программой Electronics Workbench
5.0. Блок используемых в работе виртуальных схем находится в файле
Lab1W.ewb.Демонстрация метода суперпозиции, компенсации тока и преобразования цепи с помощью эквивалентного генератора, производится схемами, показанными на рисунке
1. Вольтметры на схеме должны иметь наибольшее внутреннее сопротивление, а амперметры – наименьшее. Ключи S1 схем управляются клавишей "A”, а ключи S2 – клавишей "B”. Используемые при выполнении работы коммутации показаны на рисунке 2: рисунок 2,а - подсоединение к выводам g и h сопротивления R3; рисунок 2,б –холостого ход относительно выводов g и h; рисунок 2,в – короткое замыкание выводов g и h. Для демонстрации компенсации напряжения используется схема, приведенная на рисунке 3.4

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВИ ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

4.1 Рассчитать и установить параметры схем.
При выполнении принять:E1= 5 + 3N (В); E2= 5 + 2N (В); R1=20 + N (Ом); R2=20 + 2N (Ом);R3=20 + 3N (Ом),2

где N – номер варианта. Параметры зафиксировать в таблице 1.Таблица 1 - Параметры схем для варианта №_


Рисунок 1 - Схема для исследования метода суперпозиции (а), схема эквивалентного генератора с нагрузкой (б)


Схемы коммутации: нагрузочный режим (а); режим холостого хода (б); режим короткого замыкания (в)

4.2 Произвести эксперименты по обоснованию метода суперпозиции.При выполнении используется схема, показанная на рисунке 1,а. Эксперименты произвести согласно таблице 2.Таблица 2 - Экспериментальные данные к п.4.2


Ноль в клетке таблицы означает, что устанавливается нулевое значение ЭДС источника. В скобках указаны измерительные приборы. Коммутации ключей S1 и S2 по схеме на рисунке 2,а.
4.3 Произвести проверочный расчет токов и напряжений для п.3 таблицы 2 с применением метода двух узлов (g и h).
4.4 Произвести эксперименты по компенсации тока в ветви между узлами g и h.
При выполнении изменить полярность источника ЭДС Е2 (если, например, было установлено Е2 = 10В, то следует установить Е2 = - 10В). Установить сопротивление R2 из тех соображений, чтобы при условно закороченной ветви gh токи I1 и I2 , были бы равны, Включить схему и убедиться, что ток I3 = 0, а токи I1 и I2 равны. Убедиться также, что это состояние не изменится при установке холостого хода (рисунок 2,б) и короткого замыкания (рисунок 2,в). Это означает, что узлы g и h имеют одинаковый потенциал независимо от значения сопротивления R3. Токи через сопротивление R3 компенсируют друг друга, как равные по значению и направленные противоположно. Два узла потенциально преобразованы в один узел.4.5 Определить параметры эквивалентного генератора относительно ветви с сопротивлением R3 (выходные зажимы эквивалентного генератора точки g и h).При выполнении вначале следует восстановить положительную полярность ЭДС Е2 и первоначальное значение сопротивления R2 . Установить в ветви gh холостой ход (рисунок 2,б) и измерить напряжение U3 (V3) при холостом ходе (U3XX). ЭДС эквивалентного генератора Ее = U3ХХ .Установить в ветви gh режим короткого замыкания (рисунок 2,в) и измерить ток I3 (A3) при коротком замыкании (I3КЗ). Определить внутреннее сопротивление эквивалентного источника ЭДС Rbe , как Rbe = Ее /I3КЗ

4.6 Произвести аналитический расчет параметров эквивалентного генератора.
При выполнении исходными данными являются значения ЭДС и сопротивлений схемы. Рассчитать напряжение холостого хода U3XX , ток короткого замыкания I3КЗ и внутренние сопротивление эквивалентного источника Rbe . Внутреннее сопротивление рассчитать по формуле Rbe = R1R2 /( R1+R2).

4.7 Установить на схеме замещения (см. рисунок 1,б) значения Ее,Rbe , R3 и убедиться, что при холостом ходе, коротком замыкании и при любом значении R3 токи I3 в схемах на рисунках 1,а и 1,б будут одинаковыми.

4.8 Произвести эксперименты по компенсации напряжения в выде-ленном контуре K.
При выполнении установить параметры схемы. При этом E1, E2, R1, R2, R3 те же , что и при выполнении п.4.1. Значение сопротивления R4 должно быть таким, чтобы напряжения U2 (V2) и U4 (V4) были бы равны.

5 ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать:
1) титульный лист;
2) цель работы;
3) рисунки 1 и 3;
4) все таблицы и расчеты;
5) выводы.Выводы должны соответствовать вопросам:
1 Как следует понимать рас-чет цепи методом суперпозиции?
2 Что представляют собой компенсации тока и напряжения?
3 Какие достоинства имеет использование эквивалентного генератора?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2W"

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ДВУХПОЛЮСНИКОВ”

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1 Усвоить методику эквивалентных преобразований моделей источников тока в источники ЭДС и наоборот.
1.2 Экспериментально проверить закон Ома для участка цепи, содержащего ЭДС.
1.3 Научиться определять напряжения и токи в схемах простейших делителей напряжения и тока.
1.4 Научиться определять входные сопротивления пассивных двухполюсников на основе эквивалентных преобразований.
2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Теоретической основой для выполнения данной работы являются: закон Ома, уравнения Кирхгофа и методы расчета цепей постоянного тока.
3 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА Для выполнения лабораторной работы используется ПЭВМ с загружен-ной моделирующей программой Electronics Workbench 5.0. Блок используемых моделей находится в файле lab2.ewb.
4 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

4.1 Преобразование источника тока с потерями в источник ЭДСс потерями.
При выполнении используются схемы, показанные на рисунке 1.
Параметры схем определяются согласно вариантам опытов:IИТ = N 6 + k; R1 = N 5 + k; RH = N 10 + k,где N – номер рабочего места; k - варианты опытов (k={0,1,2,3,4}).
По заданному току источника тока IИТ и его внутреннему сопротивлению R1 рассчитать значение ЭДС и внутреннее сопротивление R2 .Установить параметры элементов схем (сопротивление резистора нагрузки RН одинаковы для обеих схем). Включить схему, произвести замеры и убедиться в эквивалентности за-мены (должно быть равенство показаний вольтметра и амперметра в обеих схемах). Результаты расчетов и экспериментов отразить в таблице 1.

4.2 Преобразование источника ЭДС с потерями в источник тока.
При выполнении работы принять:Е = N 10 + k; R2 = N 5 +k; RH = N 10 +k.

4.3 Эквивалентное преобразование участка цепи.
При выполнении использовать схему, приведенную на рисунке 2,а.Принять:IИТ = N 6 +k; E = N 10 +k ; R1 = N 5 +k ; RН = N 10 +k.Методом "двух узлов” рассчитать ток I при k=0 .Включить схему и убедиться в правильности расчета. Расчетные формулы для вычисления тока методом "двух узлов” привести в отчете к лабораторной работе по пункту 4.3. Проделать три эксперимента, проверяя расчеты с показаниями амперметра.

4.4 Проверка обобщенного закона Ома для полной цепи.
При выполнении использовать схему, показанную на рисунке 3. Устано-вить параметры схемы:E1 =( 5 + 3N) k; R = (10 + 2N)k; I = (1+2N)k (k={1,2,3,4,5}).

4.4.1 Определить величину Е2 , при которой ток равен I = (1+2N)k.

5 ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ
Отчет должен содержать:
1) титульный лист;
2) цель работы;
3) рисунки всех схем, все таблицы и расчеты;
5) выводы.Выводы должны соответствовать вопросам:
1 Как осуществляется эквивалентный переход от генератора тока к генератору ЭДС и наоборот?
2 Каким образом подтверждается справедливость закона Ома для участка цепи с активным источником?
3 Каковы функции делителей напряжения и тока?
4 В чем сущность эквивалентных преобразований при определении сопротивлений пассивных двухполюсников?