Экспериментальная часть
Задание
Проверить работоспособность блока генераторов напряжений и измерительных приборов.
Порядок выполнения эксперимента
Соберите цепь согласно схеме рис.1.12, включив в нее для начала резистор R = 100Ом. Подайте на вход питание от нерегулируемого источника постоянного напряжения +15 В, отрегулируйте осциллограф и убедитесь, что пульсации напряжения незначительны или отсутствуют, что напряжение равно 150,5 В, а ток примерно равен 150 мА.
Переключите мультиметр для измерения тока 2 А, замените резистор 100 Ом на 47 или 33 Ом, убедитесь, что появляются пульсации напряжения на выходе и через некоторое время срабатывает защита и включается сигнализация перегрузки.
Рис. 1.12
Повторите этот опыт с другим нерегулируемым источником напряжения -15 В и с регулируемым источником при максимальном напряжении на его выходе. Проверьте, как работает регулятор напряжения источника и сигнализация I <, и U < ваттметра при уменьшении тока и напряжения.
Установите в схему резистор 47 Ом, переключите мультиметры для измерения синусоидальных сигналов и подключите к схеме генератор напряжений специальной формы.
Установите синусоидальный сигнал на выходе и убедитсь, что частота и амплитуда напряжения регулируются (по осциллографу). На частоте 1000 Гц (или какой нибудь другой) убедитесь, что переключается форма сигнала. Внимание! Мультиметры не измеряют несинусоидальные токи и напряжения!
Замените резистор 47 Ом на 22 Ом и убедитесь, что срабатывает защита и сигнализация перегрузки.
Снова включите в схему резистор 100 Ом, и, подключая к ней напряжения UAO, UBO, UCO, UAB, UBC и UCA трёхфазного источника, убедитесь что фазные напряжения регулируются в пределах от0 до 8 В, а линейные в  раз больше. Замените резистор 100 Ом на 22 Ом и проверьте работу защиты каждой фазы.
Теперь включите в схему резистор 150 Ом и подайте на неё переменное напряжение от источника ~24 B. Убедитесь, что напряжение составляет 24…27 В. Внимание! Форма этого напряжения повторяет напряжение питающей сети. Она отличается от синусоидальной из-за большой выпрямительной нагрузки, как в питающей сети, так и в данном блоке генераторов напряжений. Проверьте работу защиты, включив в схему сопротивление 22 Ом.
Графическое изображение результатов исследования
Результаты исследования удобнее представить в виде графиков, потому, что это будет компактнее и нагляднее таблиц, особенно для сравнения нескольких зависимостей. Исследуемые в электротехнике величины, как правило, изменяются непрерывно и плавно, без изломов или скачков. Графические построения, сглаживая разброс в результатах измерений, помогают еще, и приблизиться к истинной зависимости величин.
При оформлении отчёта графики, если они выполняются не на компьютерной технике, должны быть вычерчены карандашом с помощью чертёжных принадлежностей, с соблюдением требований стандартов и единой системы конструкторской документации / ЕСКД /.
Требования к выполнению графиков.
Условные обозначения элементов на электрических схемах обозначаются согласно ГОСТ 2722-2751- 68, 2730 -73, 2728 -74, 2755 -74.
Диаграмма или график на странице должны быть расположены вертикально. Шкалы по осям графика должны быть равномерными, всегда начинаясь с нуля, даже если нет опытных точек, расположенных вблизи начала координат. Числовые значения величины на шкале должны быть удобными для пользования и не слишком густыми, например, с интервалом в 1 см.
Для удобства построения графиков и пользования ими важен правильный выбор масштабов. ГОСТ рекомендует следующие масштабы: 1,2,5,10 ∙10 n В/мм или А/мм. Чтобы правильно выбрать масштабы величин по обеим осям, можно исходить из того, что расстояния от нуля до наибольшего значения х и у должны быть примерно равными.
Наименования откладываемых по осям величин и их размерностей желательно располагать на поле графика, для чего сами оси должны быть несколько длиннее графиков.
Если кривые представляют собой разнородные функции от одного аргумента, необходимо провести дополнительные ординаты с соответствующим масштабом величин.
Нет необходимости стремиться к большим размерам графиков, так как это не улучшает наглядности изображения результатов, и не повышает точности в определении искомой зависимости. Размер графика должен быть таким, чтобы был ясен характер исследуемой зависимости. В большинстве случаев вполне достаточен размер 10х10 см.
Рекомендации по составлению и оформлению отчёта
о выполненной лабораторной работе
Отчёт составляется на основе домашних расчётов, выполненных при подготовке к работе, и данных измерений, полученных в ходе выполнения работы в лаборатории и заверенных подписью преподавателя в черновой тетради.
Отчёт оформляется на отдельных листах формата А4 с полями: слева – 25 мм, сверху и снизу –20 мм, справа –10 мм. На листах должен быть обязательно штамп
Отчёт должен содержать:
- титульный лист с указанием номера и наименования работы, группы, фамилии и инициалов обучающегося. Образец титульного листа приводится ниже;
- цель работы. Для лучшего восприятия она может быть изложена в виде нескольких пунктов, конкретно соответствующих выполняемым опытам. Такое изложение цели будет способствовать конкретной формулировке выводов или заключения по работе;
- по каждому эксперименту должны быть представлены исследуемая схема, краткое пояснение сути опыта и порядка его выполнения /что и где измерено, как рассчитано, куда внесено/, таблицы измеренных величин, построенные по ним диаграммы или графики;
- заключение или выводы по работе, изложенные в соответствии со сформулированной целью работы.
Отчёт не должен быть громоздким. В отчёт не стоит, например, включать пояснения к работе, изложенные в методических указаниях, полные расчёты, выполненные в домашней подготовке, схемы, рисунки и графики огромных размеров т.п.
Образец титульного листа отчета
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
КОЛЛЕЖ «ПОДМОСКОВЬЕ»
Лабораторно практические работы
по дисциплине
«Электротехника и электроника»
|
Выполнил
студент группы ТЭ - 22
Иванов И.П.
|
2016
ОТЧЕТ
Лабораторная работа №1
Цепь постоянного тока при смешанном соединении резисторов
Цель лабораторной работы. 1. Изучить методы измерения тока, напряжения, мощности и сопротивления в электрических цепях постоянного тока со смешенным соединением резисторов.
2. Проверить экспериментальным и расчётным путём законы Ома и Кирхгофа, закон сохранения энергии, составить баланс мощности.
Выполнил обучающийся
гр. ТЭ – 22 Иванов И.П.
17.09.13
Рис. 1.1
Участки цепи с последовательным и параллельным соединением резисторов относительно друг друга соединены последовательно. Чтобы вычислить полное сопротивление цепи сначала определяют эквивалентное сопротивление параллельного участка:
Затем определяют эквивалентное сопротивление всей цепи, состоящей теперь из трёх последовательно соединённых сопротивлений:
Для расчёта токов в этой цепи необходимо сначала определить по закону Ома ток в эквивалентном сопротивлении, он же в сопротивлениях R1 и R2:
 .
После этого опять же по закону Ома определяются напряжение на участке с параллельным соединением и токи в параллельных ветвях:
 .
0.1Экспериментальная часть
Задание
Измерить токи, напряжения и мощность в цепи при смешанном соединении резисторов. Проверить результаты измерений расчётом. Проверить выполнение первого и второго законов Кирхгофа и баланса мощностей.
Измерьте токи во всех ветвях, поочерёдно включая миллиамперметр в каждую ветвь цепи. Измерьте напряжения на всех элементах и мощность. При измерении мощности правильно выберите пределы измерения ваттметра (так, чтобы не светились светодиоды I> и I<).Результаты измерений занесите в табл. 1.1.
Таблица 1.1
|
I1, мА
|
I3, мА
|
I4, мА
|
U, B
|
U1, B
|
U2, B
|
U34, B
|
P, Вт
|
Измеренные
величины
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчётные
значения
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Убедитесь, что выполняются первый и второй законы Кирхгофа, а именно:
I1 = I3 + I4;
U1 = U1 + U2 + U34.
Рассчитайте токи и напряжения на всех элементах по формулам, приведённым в разделе «Общие сведения», занесите результаты в строку «Расчётные значения» и сравните их с экспериментальными данными. Проверьте также выполнение первого и второго законов Кирхгофа по расчётным значениям.
Определите мощность, потребляемую каждым резистором и сумму мощностей потребителей:
Вычислите мощность, отдаваемую источником, и убедитесь, что она примерно равна сумме мощностей потребителей:
P = UI = …………………………….Вт.
Занесите это значение в табл. 1.1 и сравните с мощностью, измеренной ваттметром
Содержание отчета по лабораторной работе №1
Наименование и цель лабораторной работы №1.
Начертить схему (рис.1.2).
Выполнить измерения и записать показания в таблицу 1.1.
Рассчитать параметры, указанные в таблице 1.1 и записать их.
Рассчитать баланс мощности и сравнить его с измеренной мощностью.
Сделать вывод по лабораторной работе №1.
Контрольные вопросы
Как можно проверить закон Ома для данной цепи?.
В чем сущность расчета цепи методом непосредственного применения закона Кирхгофа?
Как можно проверить первый закон Кирхгофа в данной схеме?
Какое соединение называется последовательным? Параллельным?
Условия последовательного соединения, параллельного соединения.
Что такое баланс мощности?
В чем заключается физический смысл уравнения баланса мощности?
Как можно проверить баланс мощности электрической цепи постоянного тока?
Что произойдет с напряжением на параллельном участке цепи, если сопротивление 220 Ом заменить, на 100 Ом?
Что произойдет с напряжением на параллельном участке цепи, если сопротивление 220 Ом заменить, на 100 Ом?
Какой ток протекает по сопротивлению 47 Ом?
Как соединены сопротивления 47 Ом и 100 Ом?
Как соединены сопротивления 220 Ом и 470 Ом?
Как можно проверить первый закон Кирхгофа в данной схеме?
|
