Цель работы: Исследовать экспериментально метод эквивалентного генератора.
Лабораторное оборудование
В данной лабораторной работе используется источник ЭДС и тока, магазин на пять сопротивлений, магазин сопротивлений, реостат, вольтметр, амперметр и соединительные провода. В качестве источника постоянной ЭДС и постоянного тока используется источник Master HY3005, изображенный на рис. 3.1. Источник ЭДС может работать как в режиме стабилизации напряжения, так и в режиме стабилизации тока.
Рис. 3.1. Источник ЭДС
В качестве внутреннего сопротивления эквивалентного генератора используется магазин сопротивлений (Рис. 3.2.). Обратите внимание на то, что подключаются крайние зажимы. Сопротивление магазина равно сумме выставленных значений на каждом из переключателей.
Рис. 3.2. Магазин сопротивлений.
В качестве вольтметра используется мультиметр (рис. 3.3.)
Рис. 3.3. Мультиметр.
Амперметр используемый в работе изображён на рис. 3.4.
Рис. 1.3. Амперметр.
В качестве всех сопротивлений в исходной цепи используется магазин из пяти сопротивлений (рис. 3.5).
Рис. 3.5. Магазин сопротивлений.
Порядок выполнения работы
Работа состоит из четырёх этапов. Первый и третий этапы – экспериментальные, второй и четвёртый – расчётные. На первом этапе собирается исходная цепь, и экспериментально определяются параметры эквивалентного генератора. На втором этапе рассчитываются номиналы для двух схем замещения эквивалентного генератора, построенных на основе источника ЭДС и источника тока. На третьем этапе экспериментально проверяется точность работы эквивалентных генераторов. На четвёртом этапе строится нагрузочная прямая и указывается рабочая точка.
1. Собрать электрическую цепь, изображенную на рис. 3.6. Сопротивление нагрузки R н и сопротивления R 1 R 2, берутся с магазина содержащего пять сопротивлений (используются любые три).
Рис. 3.6.
2. После включения цепи снимаются ток и напряжение ветви с нагрузкой (U н, I н), ток короткого замыкания (I кз) и напряжение холостого хода (U кз) ветви с нагрузкой.
3. По полученным данным рассчитать параметры эквивалентного генератора. Эквивалентный генератор может быть реализован как с помощью источника ЭДС (рис. 3,7), так и с помощью источника тока (3,8). Предлагается экспериментально проверить оба варианта реализации. Для эквивалентного генератора на базе источника ЭДС рассчитывается ЭДС и сопротивление генератора (E 0, R 0). Для эквивалентного генератора на базе источника тока рассчитывается ток источника и внутреннее сопротивление (J 0, R 0).
Рис. 3.7.
4. Собрать последовательно электрические цепи, приведённые на рис. 3.7 и 3.8, и выставить на них значения эквивалентных параметров. Для возможности выставления точного значения внутреннего сопротивления эквивалентного генератора, используется магазин сопротивлений (рис. 3.3). Проверить правильность расчёта, сравнивая полученные ток и напряжение на нагрузке с полученными значениями для схемы рис. 3.6.
Рис. 3.8.
5. Построить нагрузочную прямую для схемы 3.6 и указать на ней рабочую точку. Сделать выводы.
Вопросы для самоконтроля
1. Сформулируйте теорему об эквивалентном генераторе.
2. Изобразите электрические схемы эквивалентного генератора на основе источника ЭДС и эквивалентного генератора на основе источника тока. Укажите параметры этих генераторов.
3. Как проводятся опыты холостого хода и короткого замыкания. Что они позволяют определить?
4. Как определяются параметры эквивалентного генератора опытным путём?
5. Как определяются параметры эквивалентного генератора расчётным путём?
6. В каких случаях целесообразно применять метод эквивалентного генератора?
Библиографический список
1. Теоретические основы электротехники: [в 3 т.]: учеб. для вузов: Т.1 / К.С. Демирчан [и др.]. – 4-е изд., доп. для самостоят. изучения курса; Гриф МО. – СПб.: Питер, 2006. - 462 с.
2. Теоретические основы электротехники: [в 3 т.]: учеб. для вузов: Т.2 / К.С. Демирчан [и др.]. – 4-е изд., доп. для самостоят. изучения курса; Гриф МО. – СПб.: Питер, 2006. - 575 с.
3. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учеб. для вузов / Л.А. Бессонов. – Изд. 11-е, испр. и доп. – М.: Гардарики, 2007. – 701 с.
4. Сборник задач по теоретическим основам электротехники: учеб. пособие для вузов / Л.А. Бессонов [и др.]; под ред. Л.А. Бессонова.- 4-е изд., перераб. и испр.; Гриф МО.- М.: Высш. шк., 2003. - 528 с.
5. Бычков, Ю.А. Основы теории электрических цепей: учеб. для вузов / Ю.А. Бычков, В.М. Золотницкий, Э.П. Чернышев. - 3-е изд., стер. – СПб.: Изд-во Лань, 2004. – 464 с.
6. Шакурский В.К. Теоретические основы электротехники. В 2 ч. Ч. 1. Аналитические и численные методы анализа установившихся режимов в линейных и нелинейных электрических цепях: учебное пособие / В. К. Шакурский. – Тольятти: Изд-во ТГУ, 2013. – 219 с.
Приложение. Содержание отчёта по лабораторной работе
При оформлении лабораторной работы следует придерживаться ГОСТ. Содержание работы:
1. Титульный лист
2. Цель работы
3. Исходные данные и электрическая схема
4. Таблица результатов измерений
5. Расчёт (если нужен)
6. Необходимые графики (если нужны)
7. Выводы
Титульный лист включает в себя:
1. Наименование министерства (по центру)
2. Полное название ВУЗа (по центру)
3. Номер и наименование работы (по центру)
4. Ф.И.О. студента (справа)
5. Наименование группы (справа)
6. Ф.И.О. преподавателя с указанием должности (справа)
7. Город (по центру)
8. Год (по центру)
