Отчет по лабораторной работе № 2

Отчет по лабораторной работе № 2

«Линейная электрическая цепь постоянного тока»

Схема исследуемой электрической цепи с указанными направлениями токов представлена на рис. 1. Величина R ₃ = Ом.

Рис. 1

Опытные данные

Данные для проверки законов Кирхгофа, принципов наложения и взаимности представлены в табл. 1.

Таблица 1

R 3 = Ом
Включены обе э. д. с. Е 1 = ___ В и Е 2 = ___ В	Включена э. д. с. Е 1 = ___ В	Включена э. д. с. Е 2 = ___ В
I 1, мА		UR 1, В		, мА		, мА
I 2, мА		UR 2, В		, мА		, мА
I 3, мА		UR 3, В		, мА		, мА

Данные для определения параметров эквивалентного генератора:

I _КЗ = А, U ₀ = В.

Экспериментальная зависимость I ₃ = f (R ₃) представлена в табл. 2.

Таблица 2

R 3, Ом
I 3, мА

 

Обработка опытных данных

Проверка по данным табл. 1 первого закона Кирхгофа в каждом режиме.

В общем виде: ______________________________ ______________________________ ______________________________

В цифровом выражении: _______________________________ _______________________________ _______________________________

Проверка по данным табл. 1 второго закона Кирхгофа для независимых контуров в цепи с включенными Е ₁ = ___ В и Е ₂ = ___ В.

В общем виде: ______________________________ ______________________________

В цифровом выражении: _______________________________ _______________________________

Проверка по данным табл. 1 принципа наложения.

В общем виде: ______________________________ ______________________________ ______________________________

В цифровом выражении: _______________________________ _______________________________ _______________________________

Проверка по данным табл. 1 принципа взаимности.

В общем виде: ______________________________

В цифровом выражении: ________________________________

Параметры эквивалентного генератора

Из протокола измерений (табл. 2П):

э. д. с. эквивалентного генератора = В;

внутреннее сопротивление R _Г = Ом.

Расчет зависимости

Результаты расчета зависимости тока для значений R ₃ из табл. 2 занесены в табл. 3.

При R ₃ = Ом (из табл. 1) = А.

Из опыта (табл. 1) = А.

Расчет зависимости

Результаты расчета зависимости мощности для значений R ₃ из табл. 2 занесены в табл. 3.

Таблица 3

R 3, Ом								R Г =
, А
P 3, Вт

По данным табл. 3 на рис. 2 построены зависимости и . На этом же рисунке точкам отмечены экспериментальные значения тока из табл. 2.

Рис. 2

Работу выполнил: ________________________________________

Работу принял: _________________________________________

Отчет по лабораторной работе № 3

«Определение эквивалентных параметров

Пассивных двухполюсников»

Схема замещения исследуемой электрической цепи представлена на рис. 1.

Рис. 1

Параметры двухполюсников: L = мГн; R = Ом; C = мкФ.

Опытные данные и результаты предварительных расчетов из протокола измерений представлены в табл. 1.

Таблица 1

Двухполюсник	U, В	I, мА	, град	Z, Ом	R эк, Ом	Х эк, Ом

Обработка опытных данных

Расчет комплексных сопротивлений и комплексных проводимостей в алгебраической и показательной форме записи.

Двухполюсник :

_______________________ Ом, _______________________ .

Двухполюсник :

_______________________ Ом, _______________________ .

Двухполюсник :

__________________________ Ом, ________________________ .

 

 

Проверка отношений эквивалентных преобразований

В общем виде	В цифровом выражении
, , ,	Двухполюсник ______________________________________________ ______________________________________________
Двухполюсник ______________________________________________ ______________________________________________
Двухполюсник ______________________________________________ ______________________________________________

На рис. 2 представлены треугольники сопротивлений двухполюсников в масштабе Ом/см.

Двухполюсник	Двухполюсник	Двухполюсник

Рис. 2

Расчет комплексного сопротивления и комплексной проводимости двухполюсника по величинам физических параметров: L = мГн;
= Ом; R = Ом; C = мкФ. Частота f = 50 Гц, w = = с^–1.

________________________________ , ________________________________ Ом,

_______ , ________Ом.

Работу выполнил: __________________________________________

Работу принял: ____________________________________________

Первая часть работы

Экспериментальные данные из протокола измерений представлены в табл. 1.

Таблица 1

U, В	U 1, В	U 2, В	I 1, мА	I 2, мА	I 3, мА	j, град	P, Вт

По результатам измерений (см. табл. 1) на рис. 2 построены векторные диаграммы напряжения и тока в масштабах: В/см; = мА/см.

Рис. 2

Расчет цепи в комплексной форме методом преобразования

Внимание. Расчетные формулы должны содержать буквенное и числовое содержание. Ответ – число с указанной размерностью.

= U = В.

Из протокола измерений показательная и алгебраическая формы записи комплексных сопротивлений ветвей имеет вид:

Ом, Ом, Ом,

Ом.

Входное комплексное сопротивление цепи:

Ом.

Входное комплексное сопротивление цепи (по данным табл. 1):

Ом.

Расчет комплексных действующих значений токов и напряжений ветвей (ответы должны быть представлены в показательной форме записи):

ток А.

Напряжения на участках 1 и 2:

В, В.

Токи:

А, В.

Рассчитанные действующие значения токов и напряжений ветвей (сравните с экспериментальными данными табл. 1.):

I ₁ = мА, I ₂ = мА, I ₃ = мА, U ₁ = В, U ₂ = В.

Проверка законов Кирхгофа в комплексной форме записи (для рассчитанных величин).
Первый закон Кирхгофа

В общем виде: ______________________________.

В цифровом выражении: ______________________________.

Второй закон Кирхгофа

В общем виде: ______________________________; ______________________________.

В цифровом выражении: ______________________________; ______________________________.

Расчет комплексной мощности источника:

= ВА, где

– сопряженное комплексное действующее значение тока ( ).

P ист = Вт,

Q ист = ВАр.

Расчет комплексной мощности нагрузок:

ВА.

P н = Вт,

Q н= ВАр.

Проверка баланса мощностей

В общем виде: ______________________________.

В цифровом выражении: ________________________________.

Рассчитанные и экспериментальные (из табл. 1) значения токов, напряжений, угла сдвига фаз j, мощности P _ист занесены в табл. 3.

Таблица 3

I 1, мА	I 2, мА	I 3, мА	U 1, В	U 2, В	j, град	P ист, Вт	Примечания
							Расчет
							Из табл. 1

Мгновенные значения напряжения и тока:

u (w t) = В, i ₁(w t) = А.

Работу выполнил: _____________________________________

Работу принял: _______________________________________

Построение диаграмм

По данным табл. 1, 2 в масштабах ___ В/клетка; ___ мА/клетка построены топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов исследованных режимов.

Проводная трехфазная цепь

Симметричный режим

Несимметричный режим

Неправильное включение нагрузки: С ® n; N ® с

Обрыв фазы А

Проводная трехфазная цепь

Симметричный режим

Несимметричный режим

Обрыв фазы А

Короткое замыкание фазы ___

Режим определения следования фаз

Прямое следование фаз Обратное следование фаз

Построение диаграмм

По данным табл. 1 в масштабах ___ В/клетка; ___ мА/клетка построены топографические диаграммы напряжений и векторные диаграммы токов исследованных режимов.

Симметричный режим

Несимметричный режим

Обрыв линии Аа

 

Обрыв фазы ab

Включение фазы С на нейтраль N

Расчет тока в индуктивности

Цепь включается на напряжение U = ____ В. Ток = А.

Параметры цепи: ____ мГн, _____ Ом, _____ Ом.

Уравнение переходного процесса и его решение представлено ниже.

 

Постоянная времени цепи мс.

Ток в цепи изменяется по закону: _____________________ А.

В табл. 2 представлены результаты расчета .

Таблица 2

, мс			2	3	4	5
, А (расчет)
, А (опыт)

Графики расчетной и опытной зависимостей представлены на рис. 3.

Рис. 2

Рис. 3

Работу выполнил _______________________________

Работу проверил _______________________________

Частотные характеристики

Расчет АЧХ четырехполюсника выполнен по экспериментальным данным табл. 1П. Результаты расчета АЧХ четырехполюсника и экспериментальная зависимость для трех значений собственных частот представлены в табл. 1.

Результаты расчета частотных характеристик и идеального четырехполюсника представлены в табл. 1.

Таблица 1

, Гц
Для _____ Ом, _____ Гц
, град
_____ Ом, _____ Гц
, град
_____ Ом, _____ Гц
, град
, град

На рис. 2 построены графики АЧХ исследуемого и идеального четырехполюсника для трех значений собственной частоты.

Рис. 2

На рис. 3 построены графики ФЧХ исследуемого и идеального четырехполюсника для трех значений собственной частоты.

Рис. 3

Выходное напряжение

Входное напряжение в форме знакопеременных импульсов прямоугольной формы частотой =100 Гц и амплитудой = 8 В представлено усеченным рядом Фурье. Комплексные амплитуды гармоник:

=______ В; =________В; =________В.

Расчет функции выходного напряжения проведен в табл.2.

Таблица 2

Частота , Гц	АФХ 4-х полюсника	Комплексная амплитуда выходного сигнала , В	Мгновенное значение , В
Для _____ Гц
Для _____ Гц
Мгновенное значение
Для
Для

Примечание: при расчетах для принять .

Результаты расчета с шагом 1 мс представлены в табл. 3.

Таблица 3

, мс

На рис. 4 построен график входного напряжения четырехполюсника. На рис. 4 также построены экспериментальный и расчетный графики выходного для собственных частот и .

Рис. 4

Выводы по расчету:_____________________________________________

________________________________________________________________

Работу выполнил: ______________________________________

Работу принял: ________________________________________

Режим холостого хода

Напряжение в конце линии _____ В взято из табл. 1П.

Распределение действующих значений напряжения при расчете от конца линии: или В.

Результаты расчета и экспериментальные данные внесены в табл. 2. На рис. 4 показаны расчетная и экспериментальная зависимости .

Таблица 2

, км
Расчет , В
Экспер. , В

На рис. 4 показаны расчетная и экспериментальная зависимости .

Рис. 4

 

Натуральный режим

Напряжение в конце линии _____ В взято из табл. 1П.

В натуральном режиме . Результаты расчета и экспериментальные данные внесены в табл. 3.

Таблица 3

, км
Расчет , В
Экспер. , В

Частотная характеристика

Длинная линия может быть заменена четырехполюсником с А-параметрами:

=________________;

___________________ Ом;

Комплексная передаточная функция по напряжению для четырехполюсника:

;

; ;

; ;

АЧХ и ФЧХ четырехполюсника представлены в табл. 1.

Таблица 1

, Гц
Ом
Расчет , град
Расчет
Эксперимент
Ом
Расчет , град
Расчет
Эксперимент

Выходное напряжение

Входное напряжение в форме знакопеременных импульсов прямоугольной формы частотой =500 Гц и амплитудой = 5 В представлено усеченным рядом Фурье. Комплексные амплитуды гармоник:

=______ В; =________В; =________В.

Расчет функции выходного напряжения проведен в табл.2.

Таблица 2

Частота , Гц	АФХ 4-х полюсника	Комплексная амплитуда выходного сигнала , В	Мгновенное значение , В
Ом
Ом
Мгновенное значение
Для Ом:
Для Ом:

Результаты расчета с шагом 0,2 мс представлены в табл. 3.

Таблица 3

, мс		0,2	0,4	0,6	0,8		1,2	1,4	1,6	1,8

На рис. 4, 5 построены экспериментальные и расчетные графики выходного напряжения для сопротивлений нагрузки 10 и 50 Ом, соответственно. На этих рисунках также показаны графики .

Рис. 4

Рис. 5

Выводы по расчету:_____________________________________________

______________________________________________________________

Работу выполнил: ______________________________________

Работу принял: _____________________________________

Инерционный элемент

Схема для измерения вольтамперной характеристики для действующих значений показана на рис. 1.

Рис. 1	Рис. 2

Экспериментальные данные представлены в табл. 1.

Таблица 1

, В
, А

Схема цепи с нелинейным инерционным элементом показана на рис. 2. Частота 50 Гц, емкость конденсатора ___ мкФ, реактивное сопротивление _____ Ом.

Действующее значение тока ____ мА. Напряжения _____ В (по табл. 1), __________ В, ___________________В.

Мощность _________Вт. Угол __________град.

Приняв начальную фазу входного напряжения , получим мгновенные значения тока и напряжений:

мА; В;

В; В.

Сравнение расчетных и экспериментальных данных выполнено в табл. 2П.

Таблица 2

	, В	, В	, В	, мА	, Вт	, град
Расчет
Эксперимент

По результатам расчета на рис. 3 построены векторные диаграммы тока и напряжения в масштабах ____ В/дел и _____ мА/дел.

 

На рис. 4 представлены расчетные графики напряжений и . В том же масштабе на рис. 5 представлены экспериментальные зависимости и .

Рис. 3

Рис. 4

Безынерционный элемент

Схема цепи с безынерционным элементом показана на рис. 6. Сопротивление шунта 1 Ом. Зависимость тока на половине периода 10 мс, полученная в результате пересчета осциллограмма , представлена на рис. 6.

Рис. 5

Рис. 6

На рис. 6 половина периода колебаний тока разделена на 10 равных частей. Значения тока занесены в табл. 3. В табл. 3, 4 выполнены расчеты коэффициентов разложения в ряд Фурье по синусам и косинусам для первой и третьей гармоник.

Таблица 3

Таблица 4

	1	3
, мА
, град

Мгновенное значение тока:

+ =__________________________________________ мА.

Действующие значение тока =_____мА.

Из эксперимента _____ мА.

Работу выполнили _________________________

Работу проверил _________________________

Отчет по лабораторной работе №21

«Нелинейная резистивная цепь»

ВАХ нелинейного элемента

Схема для измерения ВАХ нелинейного элемента показана на рис. 1. Экспериментальная ВАХ для прямой и обратной полярности подключения элемента представлена в табл. 1.

Рис. 1

Таблица 1