Исследование и расчет цепей постоянного тока

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Цель работы

1) Освоение методики измерения токов, напряжений, потенциалов.

2) Опытная проверка законов Кирхгофа и принципа наложения.

3) Расчёт токов, узловых потенциалов, эквивалентного генератора.

4) Построение потенциальной диаграммы.

5) Составление баланса мощностей.

6) Сравнение результатов опыта и расчёта.

Особенности выполнения работы.

Проверка методов расчёта цепей постоянного тока состоит в измерении токов, напряжений, потенциалов и сравнение их с результатами расчётов. На первом занятии необходимо освоить методику измерения ЭДС, токов, напряжений, потенциалов и провести измерения по программе из задания на расчётно-экспериментальную работу (РЭР).

Экспериментальная часть

1) Измеряем Е₁ и Е₂, показания заносим в таблицу 1.1.

Параметры исследуемой цепи

Таблица1.1

2) При замкнутом ключе S измеряем токи от действия обеих ЭДС, полученные значения заносим в таблицу 1.2 и 1.4.

Сравнение значений токов, полученных расчётами и в опыте

Таблица 1.2

3) Принимаем потенциал одного из узлов схемы (узла номер 4) равным нулю, измеряем потенциалы указанных точек, заносим их в таблицу 1.3

Сравнение значений потенциалов, полученных расчетом и в опыте

Таблица 1.3

4) Измеряем и заносим в таблицу 1.4 значения токов от действия Е₁, Е₂ .

Проверка принципа наложения

Таблица 1.4

5) Включаем в схему Е₁ и Е₂, измеряем ток I₃ при R3=0, затем размыкаем ключ S и измеряем напряжение между точками 2 и 3. полученные значения заносим в таблицу 1.5

Параметры эквивалентного генератора

Таблица 1.5

Расчётная часть

Рисунок 1.1 - Эквивалентная схема стенда, используемая для проведения расчетов.

Составим уравнения по законам Кирхгофа:

-по первому закону Кирхгофа:

-по второму закону Кирхгофа:

Подставим значения измеренных токов в уравнения и убедимся,

что получаются тождества:

I₁+I₂=I₃ 44+43≡87 (мА)

79∙I₁+45∙I₃+40∙I₁=E₁ 79∙44+45∙87+40∙44≡9,15

82∙I₂ +45∙I₃+40∙ I₂-110∙I₄ =0 82∙43+45∙87+40∙43-110∙81≡0,24

Метод контурных токов

Выберем три независимых контура. Обозначим контурные токи: I₁₁, I₂₂, I₃₃, выбрав направление обхода произвольно.

Рис 1.2.– схема исследуемая МКТ

Составим систему уравнений для определения контурных токов:

Для данной схемы при выбранных направлениях обхода контуров их параметры выражаются следующим образом:

Решив полученную систему уравнений, найдем контурные токи:

Выразим токи ветвей через контурные:

Метод узловых потенциалов

Рис 1.3. Метод узловых потенциалов

Запишем систему уравнений для узлов 1,2 и 3. Потенциал первого узла при выборе заземленной точки 4 известен: .

По исходным данным вычислим значения задающих токов и проводимостей ветвей:

Подставим значения в полученную систему уравнений:

Исходя из потенциалов узлов и 2-го закона Кирхгофа, найдем токи ветвей:

Метод эквивалентного генератора

Метод эквивалентного генератора основан на том, что вся схема, подключенная к какой-нибудь одной ее ветви, ток в которой нужно найти, заменяется эквивалентным генератором с ЭДС и внутренним сопротивлением такими, что ток в этой ветви не изменяется по сравнению с исходной схемой.

Рис. 1.4 Преобразование схемы для метода эквивалентного генератора

Для заданной схемы ЭДС эквивалентного генератора, рассчитанная с использованием метода узловых потенциалов:

.

Внутреннее сопротивление эквивалентного генератора найдем по формуле:

Ток I₃ рассчитаем по закону Ома:

.

Потенциальная диаграмма:

Проверка баланса мощностей в схеме

Баланс мощностей в схеме определяется следующими выражениями:

Погрешность вычислений найдем по формуле:

Для заданной схемы баланс мощностей запишется в виде:

Экспериментальная часть

Параметры элементов цепи в экспериментах определяются по методу трех приборов (вольтметр, амперметр, ваттметр) по схеме рис. 2.1. Напряжение в схеме регулируется лабораторным автотрансформатором (ЛАТР). Частота напряжения 50 Гц.

Рис. 2.1 – Исходная схема из трёх приборов

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте