Тольяттинский Государственный Университет

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра "Электроснабжение и электротехника"

Модуль 1
По дисциплине «Электротехника и электроника»

По теме: «Анализ линейных цепей постоянного тока»

Выполнил студент гр. ТМб-1101 Кубасова Ю.С.

Вариант: 988

Преподаватель: Пичугина А.А.

Тольятти 2012

Выполнение работы

Цель задания: практическое освоение методов расчета линейных цепей постоянного тока, проведение лабораторного эксперимента и виртуального исследования, проверка качества усвоения теоретического материала.

Содержание и порядок выполнения задания:

1. Заменить в заданной схеме источник перемычкой, и рассматривать как элементы активного двухполюсника, а остальную часть электрической цепи – нагрузкой. Рассчитать значение , при котором активный двухполюсник будет согласован с нагрузкой, и ток в согласованном режиме.
2. Экспериментально в лаборатории кафедры исследовать режимы работы электрической цепи, изменяя значение R_н относительно значения в согласованном режиме, определить и построить зависимости мощности источника, мощности нагрузки, мощности потерь и КПД от R_н. По полученным графикам, найти R_н, при котором к.п.д. активного двухполюсника будет 80%. (см. Методические указания к выполнению лабораторного исследования).
3. Вернуть в электрическую цепь источник , произвольно направить токи в ветвях, составить систему уравнений по законам Кирхгофа, позволяющую определить все токи. Считая в схеме равным найденному экспериментально значению R_н, рассчитать токи в ветвях. Правильность расчетов проверить с помощью уравнения баланса мощностей.
4. Методом компьютерного моделирования измерить все токи в цепи. Результаты сравнить с расчетными данными.
5. Полагая потенциал произвольной точки внешнего контура равным нулю, рассчитать потенциалы всех точек и построить потенциальную диаграмму для внешнего контура.
6. Рассчитать ток методом эквивалентного генератора.
7. На практическом занятии предъявить преподавателю выполненное и оформленное задание модуля, пакет решенных задач.
8. Сделать выводы.

Пункт №1

Цель: Рассчитать значение и ток Iс в согласованном режиме.

Дано:

=600 Ом;

=500 Ом; =100 Ом;

=12 В; =52 В.

Рис № 1. Схема модуля.

Для расчета R_экв используем метод свертывания.

Преобразуем треугольник R₄R₅R₆ в звезду R_а R_б R_с. Рис 1.2.

Рис № 1.2 Преобразование в звезду.

Рис № 1.3 Схема после преобразований.

Rа3= Rа+R3 = 200 +100 =300 (Oм)

Rб2 = Rб+R2= 200 + 500 = 700 (Ом)

R = Rс + Rа3б2 = 200 + 210 = 410 (Ом)

Найдем I в согласованном режиме.

Пункт № 2

Цель лабораторного исследования: экспериментально исследовать режимы работы электрической цепи, изменяя значение R_н относительно значения в согласованном режиме, определить и построить зависимости мощности источника, мощности нагрузки, мощности потерь и КПД от R_н. По полученным графикам, найти R_н, при котором к.п.д. активного двухполюсника будет 80%.

Таблица №1 Лабораторные исследования

№	Опытные данные	Расчетные данные
мА	В	В	Ом	Вт	Вт	Вт	%
			0,029		0,348		0,345
		2,3	0,024		0,288	0,055	0,236
		4,1	0,020		0,240	0,082	0,164
		5,2	0,017		0,204	0,088	0,118
		6,0	0,015		0,180	0,090	0,092
		8,6	0,009		0,108	0,077	0,033
		10,4	0,004		0,048	0,042	0,006
		11,2	0,002		0,024	0,022	0,002
	1,6	11,4	0,001		0,019	0,011	0,001
				∞

Содержание лабораторного исследования:

1. Экспериментально определила изменения мощности , отдаваемой источником ЭДС ; полезной мощности , выделяемой в нагрузке; мощности потерь и КПД исследуемой цепи от величины сопротивления R_н.

1. Построила графические зависимости , , , .

1. По построенным графикам определила R_н, при котором к.п.д. исследуемой цепи будет равен 80%.

Выполнение лабораторного исследования:

1. Ознакомилась с оборудованием и измерительными приборами, необходимыми для проведения эксперимента.
2. Собрала электрическую цепь, соответствующую схеме замещения. Величину выставила согласно расчету.

Примечание. Измерение тока в ветви с может проводиться с использованием шунтового резистора Ом. Измеряя напряжение на нем, получила численное значение тока.

1. Изменила величину сопротивления R_н (5 значений меньших и 5- больших) измерила и внесла в таблицу значения , .
2. Используя измеренные величины рассчитала значения R_н, , , , , . Полученные значения внесла в таблицу.
3. На миллиметровке построила графики зависимостей , , , .
4. По построенным графикам определила R_н, при котором исследуемая цепь работает в согласованном режиме. Сравнила значение тока в согласованном режиме с рассчитанным в пункте 1 задания. Определила погрешность эксперимента.
5. По графикам определила R_н, при котором к.п.д. исследуемой цепи равен 80%.
   
   

Где точка А – значение при коротком замыкании,

Точка В – значение при согласованном режиме,

Точка С – значение при КПД = 80 %.

При холостом ходе: сопротивление ровняется бесконечности, мощности и

КПД обращаются в ноль.

Пункт № 3.

Цель: Рассчитать токи в цепях.

По I з-ну Киргофа:

а: – I4 + I5 – I1 = 0

б: – I5 + I6 + I2 = 0

c: I1 – I2 + I3 = 0

По II з-ну Киргофа:

I: 0 = I4R4 + I6R6 + I5R5

II: – E2 = I3R3 + I2R2 – I6R6

III: E2 – E1= – I5R5 – I2R2 – I1R1

Полученные матрицы в мат каде.

Проверка с помощью баланса мощностей.

Пункт №4

Цель: Проверка аналитического расчета цепи постоянного тока.

Таблица 2 Сравнение полученных данных.

Токи	I1	I2	I3	I4	I5	I6
Расчет	0,00439	-0,0530	0,0490	0,0150	-0,0190	0,034
Измер.	0,00439	-0,0533	0,0489	0,0148	-0,0192	0,034
%		0,5	0,2	1,3

%=(I измер- Iреал) / Iизмер *100%

Пункт 5.

Цель: Полагая потенциал произвольной точки внешнего контура равным нулю, рассчитать потенциалы всех точек и построить потенциальную диаграмму для внешнего контура.

Принимаем = 0. Тока - распределение в схеме при заземлении одной точки не измениться, т.к. никаких новых ветвей не образуется.

Контур: dвбсd.

Контур: dгабвd.

Контур: dгасd.

m_R = 1 дел – 100 Ом

m = 1 дел -1 В

Пункт 6.

Цель: Рассчитать ток методом эквивалентного генератора.

Пункт 7. Рассчитать ток в одной, произвольно выбранной ветви методом наложения.

Рис.№ 7.1. Схема с реальными токами.

Рис № 7.2 Схема без Эдс № 2.

Рис № 7.3 Схема без Эдс №1

Рассмотрела ветвь аб.

Алгебраическая сумма частичных токов совпала с реальным током в цепи.

Пункт 8.

Выводы:

Проведенный эксперимент по расчетам режимов работы линейных электрических цепей показал что, мощность отдаваемая источником и мощность потерь уменьшаются с увеличением сопротивления, Графики № 1 и №3. Они равны нулю в режиме холостого хода и максимальны в режиме короткого замыкания.

Мощность на нагрузке с увеличением сопротивления сначала возрастает, затем убывает, достигнув согласованного режима. График №2.

Токи, полученные методом компьютерного моделирования рис № 4.1, не выходят за рамки допустимой погрешности таблица № 2. Значит, для расчетов токов, можно воспользоваться данным методом.

Дата добавления: 2015-08-28