Материал: mulp (1)

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

земление» (левая верхняя пиктограмма в выпадающем меню). За ней (по порядку слева направо) следуют пиктограммы независимых источников постоянных напряжения и тока, а затем источников синусоидальных напряжения и тока. В лабораторных работах по первой части курса ТОЭ используются источники напряжения (ЭДС).

3. Поле основных пассивных компонентов Basic содержит резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы и коммутационные устройства (например, ключ, управляемый одной из клавиш), а также соединяющий узел. Для определения их параметров нужно после установки элемента в рабочем поле двойным щелчком левой кнопки мыши открыть диалоговое окно Component Properties, в разделе value задать нужные параметры и нажатием клавиши Enter подтвердить их установку.

В схемах могут быть использованы элементы, параметры которых изменяются ступенчатым образом (например, реостат). Среди его характеристик указывается не только наибольшее значение сопротивления, но и величина однократного изменения в процентах от этого максимума, а также управляющая клавиша R, нажатие на которую вызывает увеличение сопротивления. Для уменьшения сопротивления требуется одновременное нажатие клавиш Shift+R.

Операция поворота выбранного элемента на угол 90 выполняется по команде Rotate из меню Circuit или после нажатия клавиш Ctrl+R. Удалить элемент с рабочего поля можно по команде Delete из меню Edit или нажатием одноименной клавиши.

4.Поле Indicators (четвертое от правого края строки компонентов схем) наряду с другими индикаторами содержит цифровые амперметр

ивольтметр. Для измерения постоянных токов и напряжений необходимо при настройке приборов в разделе value в строке mode задать режим DC, а для измерения действующих значений периодически изменяющихся величин – режим AC.

5.Поле контрольно-измерительных приборов (КИП) Instruments в числе других приборов содержит осциллограф (Oscilloscop) и анали-

затор частотных характеристик Bode лабораторных работах в качестве фазометра, причем он уже настроен на измерение разности фаз сигналов, подаваемых на входы In (напряжение на зажимах двухполюсника)

и Out (напряжение, пропорциональное его току) в пределах от –90 до

+90 . Правые зажимы обоих входов при этом соединяются с общей точкой Ground. Перед каждым измерением угла сдвига фаз необходимо, используя левую кнопку мыши, выключить (O) и включить (I) схему с помощью переключателя, находящегося в правом верхнем углу экрана (перезапуск моделирования режима).Чтобы можно было прочитать ре-

6

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

зультат измерения, следует двойным щелчком левой кнопкой мыши вывести увеличенное изображение лицевой панели прибора в нижнюю часть экрана.

После размещения компонентов схемы на рабочем поле их нужно соединить между собой проводниками. Для этого необходимо подвести курсор к одному из выводов элемента. После появления на нем большой черной (или красной) точки нажать левую кнопку мыши и, удерживая ее, протянуть провод к клемме другого элемента. При отпускании кнопки провод устанавливается между элементами. Если количество проводников, подключенных к одному из выводов данного элемента больше двух, то следует извлечь из меню Basic соединяющий узел и установить его на уже существующий проводник. К такому узлу можно подключить еще два провода.

Запуск и отключение собранной схемы осуществляется кнопкой «Пуск» в режимах [I] и [O] соответственно.

Многие вопросы по использованию EWB можно решить при обращении к Help.

По результатам выполненной работы оформляется отчёт.

Вотчёте приводятся:

цель работы;

электрическая схема;

основные соотношения;

таблицы с результатами опытов и расчётов;

примеры расчётов;

графики зависимостей, сопровождаемые пояснениями;

анализ полученных результатов.

Студенты, обучающиеся с использованием дистанционных образовательных технологий (ДОТ), оформляют отчёты в отдельном файле, высылаютс, и, в обязательном порядке, получают рецензию на отчёты. Правильно выполненные работы студенту не возвращаются. Если работа не зачтена, то после ответа на замечания рецензента она посылается на повторное рецензирование. Задания варианта и ответы необходимо набрать с использованием программы Microsoft Word, формулы набираются в Math Type или Equation. Кегль не менее 12.

На страницах отчёта оставьте поля для замечаний рецензента. Страницы и рисунки пронумеруйте.

7

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

Лабораторная работа № 1.

Исследование линейной разветвленной цепи постоянного тока

Цель работы. Проверить выполнение законов Кирхгофа, принципов наложения и взаимности, теоремы о линейных соотношениях.

Пояснения к работе

Первый закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. С одним знаком учитываются токи, подтекающие к узлу, а с другим – отходящие от него:

I = 0.

Второй закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма падений напряжения в контуре равна алгебраической сумме ЭДС контура (в левой части со знаком «плюс» учитываются падения напряжения на тех элементах, токи в которых совпадают с выбранным направлением обхода контура, в правой – ЭДС тех источников, стрелки которых совпадают с направлением обхода):

IR = E.

Взаимно независимыми уравнениями являются уравнения для токов всех узлов цепи, за исключением одного. Для любой цепи взаимно независимые уравнения для напряжений получаются, если, записав уравнение для любого контура, мысленно разорвать в нем одну ветвь, а следующие уравнения, также с разрывом ветви, записывать для оставшихся целых контуров до их исчерпания. Уравнения для напряжений всех контуров – ячеек плоской (планарной) цепи, кроме внешнего контура, взаимно независимы.

Принцип наложения. Ток любой ветви линейной электрической цепи с несколькими источниками может быть представлен в виде алгебраической суммы составляющих от действия каждого источника в отдельности.

Принцип взаимности. Если в пассивной линейной цепи выделить две ветви ab и cd, в одну из них включить ЭДС Еab = Е, а в другой измерить ток Icd = I, затем переставить ту же ЭДС во вторую ветвь (Еcd = Е), а ток измерить в первой, то эти два тока окажутся равными (Iab = I).

Теорема о линейных соотношениях. Если в линейной электриче-

ской цепи изменять какой-либо один параметр (сопротивление, ЭДС или задающий ток источника), то любые две величины (токи или на-

8

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

пряжения) окажутся связанными линейным соотношением вида

у = ах + b.

Теорема компенсации. Любой двухполюсник можно заменить источником ЭДС, равной напряжению на зажимах двухполюсника и имеющей ту же полярность, и при этом токи и напряжения остальной части цепи не изменятся.

Схема электрической цепи

В работе используется двухконтурная схема, рис. 1.1.

Рис. 1.1

Значения ЭДС источников постоянного напряжения и сопротивлений в исходной схеме задаются согласно табл. 1.1. В процессе работы значение Е1 придется изменить в соответствии с программой.

Таблица 1.1

В программе EWB схема, представленная на рис. 1.1, будет выглядеть следующим образом (рис. 1.2):

9

Теоретические основы электротехники. Часть 1, 2: методические указания к выполнению лабораторных работ

Рис. 1.2

Положением ключей К1, К2 (на схеме в квадратных скобках указаны их индексы) можно управлять с помощью клавиш 1 и 2 соответственно.

Подготовка к работе

Проработав теоретический материал, ответить на вопросы.

1.Как выбирать контуры, чтобы уравнения Кирхгофа для них оказались взаимно независимыми?

2.На рис. 1.3 дана структурная схема некоторой цепи (ветви изображены линиями, узлы – точками). Определить для нее число взаимно независимых уравнений, которые можно составить по первому и второму законам Кирхгофа.

3.На рис. 1.4 изображена исследуемая цепь без измерительных приборов и ключей. Записать для нее необходимое число взаимно независимых уравнений по законам Кирхгофа.

4.Каковы правила знаков при записи уравнений Кирхгофа?

5.В чем сущность принципа наложения? Как его проверить на примере цепи рис. 1.1?

10