Исследование нагрузочных характеристик генератора с резистивным внутренним сопротивлением

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

 

Федеральное государственное образовательное бюджетное

Учреждение высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

им. проф. М. А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

_____________________________________________________________

 

Н. К. Логвинова, Н. И. Голубенко

 

 

ТЕОРИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Лабораторный практикум

Часть 1

Санкт-Петербург

УДК 621.3.011.7(076)

ББК 32.88-01я73

Л69

 

 

Рецензент

доцент кафедры ТЭЦ СПбГУТ им. М. А. Бонч-Бруевича

В. Я. Павлов

 

Рекомендовано к печати редакционно-издательским советом СПбГУТ

Логвинова, Н. К.

Л69

Теория электрических цепей: лабораторный практикум. Часть 1 / Н. К. Логвинова, Н. И. Голубенко; СПбГУТ. – СПб., 2014. – 36 с.   Приведены задания для самостоятельной подготовки к лабораторным работам, проведения экспериментального исследования и анализа электрических цепей в компьютерном классе, порядок работы с приборами, указания по подготовке к защите и контрольные вопросы для самопроверки. Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям: 10.03.01, 12.03.03, 11.03.04, 11.03.01, 11.03.02, 11.03.03, 15.03.04, 27.03.01, 09.03.01; и при подготовке специалистов по специальности 210701.

УДК 621.3.011.7(076)

ББК 32.88-01я73

 

© Логвинова Н. И., Голубенко Н. И., 2014

© Федеральное государственное образовательное

бюджетное учреждение высшего профессионального

образования «Санкт-Петербургский государственный

университет телекоммуникаций

им. проф. М. А. Бонч-Бруевича», 2014

Содержание

ВВЕДЕНИЕ..........................................................................................
Лабораторная работа 1 ИССЛЕДОВАНИЕ НАГРУЗОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРА С РЕЗИСТИВНЫМ ВНУТРЕННИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ.................................................................................
Лабораторная работа 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ РЕЗИСТИВНОЙ ЦЕПИ. МЕТОД НАЛОЖЕНИЯ...............................................................................
Лабораторная работа 3 ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ RC -КОНТУРЕ..............................................
Лабораторная работа 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК RC И RL ЦЕПЕЙ..........................................................................................................
Лабораторная работа 5 КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗВЕТВЛЕННЫХ RC И RL ЦЕПЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ FASTMEAN........................................................................
Лабораторная работа 6 КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ FASTMEAN.............................
Лабораторная работа 7 КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОННОГО АНАЛОГА КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ FASTMEAN............................
Лабораторная работа 8 АНАЛИЗ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАРАЛЛЕЛЬНОГО КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА...............................................................
ПРИЛОЖЕНИЕ Краткая инструкция использования программы FASTMEAN для расчета электрических цепей...............................................................
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................

 

введение

 

Предназначено для студентов, обучающихся по дисциплинам «Теория электрических цепей» и «Электротехника и электроника», и подготовлено в соответствии с действующей программой.

Выполнение лабораторных работ складывается из следующих этапов: самостоятельная подготовка к работе, работа в экспериментальной лаборатории или моделирование и анализ электрических цепей на персональных компьютерах (ПК), оформление отчета, анализ результатов и защита лабораторной работы.

При подготовке к работе студент должен изучить соответствующий теоретический материал, выполнить предварительный расчет по заданным исходным данным, построить необходимые графики, заготовить таблицы для результатов измерений. Номер варианта соответствует номеру учебного экспериментального стола в лаборатории.

В начале занятий преподаватель проверяет подготовку студентов к работе и дает разрешение на ее выполнение. Студенты, не изучившие теорию или не проделавшие предварительных расчетов, к выполнению работы не допускаются.

По окончании эксперимента необходимо, не разбирая цепи, предъявить преподавателю результаты измерений. Закончив работу, студенты должны разобрать электрическую цепь, выключить приборы и привести в порядок рабочее место.

По окончании работ в компьютерном классе студенты предъявляют преподавателю рассчитанные на ПК графики.

К следующему занятию студент должен оформить отчет по выполненной работе и подготовиться к ее защите.

Отчет по лабораторной работе должен содержать: название работы, схемы измерения с указанием используемых приборов, расчетные формулы, таблицы результатов расчетов и измерений, расчетные и экспериментальные кривые и выводы по работе.

При подготовке к защите студент должен уметь объяснить и оценить полученные в работе результаты, уметь отвечать на контрольные вопросы и решать типовые задачи по теме лабораторной работы.

Лабораторная работа 1

 

исследование нагрузочных характеристик генератора с резистивным внутренним сопротивлением

Задание на самостоятельную подготовку

1.1. Изучите свойства генератора тока (рис. 1.1,а), генератора напряжения (рис. 1.1,б) и условия их эквивалентности.

 

а) б)

Рис. 1.1

 

1.2. Для генератора, схема замещения которого представлена на рис. 1.2, рассчитайте нагрузочные характеристики напряжения U _Н, тока I _Н и мощности P _Н в зависимости от величины резистивного сопротивления нагрузки R _Н.

Рис. 1.2

 

Расчет выполните в относительных единицах:

 

; ; ,

 

где U_ХХ – напряжение холостого хода, I _КЗ – ток короткого замыкания соответственно на разомкнутых и короткозамкнутых зажимах генератора,
x = R _Н/ R_i, R_i U ₀ – соответственно внутреннее сопротивление и задающее напряжение генератора.

Значения x следует принять равными 0,03; 0,125; 0,5; 1; 2; 8; 32. Результаты расчетов занести в табл. 1.1.

Рассчитанные зависимости оформите в виде графиков, на которых по оси абсцисс отложена величина x в логарифмическом масштабе (lg x).

Таблица 1.1

 

x	0,03	0,125	0,5
lg x
U Н/ UХХ
I Н/ I КЗ
P Н/ P Нмакс

 

Задание для экспериментальной работы

2.1. Измерьте напряжения холостого хода (рис. 1.3,а), токи короткого замыкания (рис. 1.3,б) и рассчитайте внутренние сопротивления обоих генераторов, входящих в состав макета рабочей стойки, по формуле
R_i = U_ХХ / I _КЗ.

а) б)

Рис. 1.3

 

Для генератора тока (рис. 1.1,а) I _КЗ = I ₀, для генератора напряжения (рис. 1.1,б) U_ХХ = U ₀.

2.2. Измерьте нагрузочные характеристики по напряжению U _Н = f ₁(R _Н) и по току I _Н = f ₂(R _Н). Для нечетных номеров стоек исследуется генератор тока (рис. 1.1,а), для четных – генератор напряжения (рис. 1.1,б).

Для измерения характеристик:

- в лаборатории (а. 314) соберите поочередно схемы с прибором В7-20, представленные на рис. 1.4;

а) б)

Рис. 1.4

 

- в лаборатории (а. 316) соберите схему с вольтметром и миллиамперметром, представленную на рис. 1.5.

Рис. 1.5

 

Измерьте U _Н и I _Н для значений R _Н, приведенных в табл. 1.2. Результаты измерений занесите в табл. 1.2.

Таблица 1.2

 

UХХ 1 =

I КЗ1 =

Ri 1 =

UХХ 2 =

I КЗ2 =

Ri 2 =

R Н, Ом

1,6к

3,2к

Измерить

U Н, В

I Н, мА

Рассчитать по результатам измерений

U Н/ U ХХ

I Н/ I КЗ

P Н = U Н× I Н, мВт

P Н/ P Н макс

Вычислить

lg(R Н/ Ri)

 

2.3. Порядок работы с прибором В7-20.

2.3.1. В цепи, схема которой представлена на рис. 1.4,а, когда прибор В7-20 используется в качестве вольтметра, переключатель «Род работы» установите в положение «V». Переключатель «Предел» установите в положение «10», при этом прибор может измерять напряжения от 0 до 10 В. Шнур прибора подключите к клеммам «0» и «1–10». Тумблером «Сеть» включите напряжение питания. При высвечивании на индикаторе индекса «П» (перегрузка) провод с клеммы «1–10» перенесите на клемму «100»,
а переключатель «Предел» переведите в положение «100».

2.3.2. В цепи, схема которой представлена на рис. 1.4,б, когда прибор В7-20 используется в качестве миллиамперметра, переключатель «Род работы» установите в положение «мА». Переключатель «Предел» установите в положение «1000», при этом прибор может изменять токи от 0 до 1000 мА. Шнур прибора подключите к клеммам «0» и «IR».