- •Кафедра электротехники и электрооборудования
- •Контрольные вопросы
- •I. Вах катушки с ферромагнитным сердечником
- •II. Вах линейного конденсатора
- •Параметров конденсатора
- •III. Вах феррорезонансной цепи
- •IV. Обработка результатов эксперимента
- •Ряд Фурье для несинусоидального тока в цепи запишется:
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 3 ферромагнитный усилитель мощности
- •I. Семейство характеристик усилителя мощности
- •II. Характеристика вход-выход ферромагнитного усилителя мощности
- •III. Обработка экспериментальных данных
- •Магнитного усилителя
- •Электрическая цепь с полупроводниковым диодом
- •I. Вах полупроводникового диода
- •II. Однополупериодный выпрямитель
- •Выпрямителя
- •III. Обработка экспериментальных данных
- •Теоретические основы электротехники
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирский государственный индустриальный университет»
Кафедра электротехники и электрооборудования
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Часть 2
Лабораторный практикум для студентов,
обучающихся по направлениям подготовки:
140400.62 Электроэнергетика и электротехника;
210100.62 Электроника и наноэлектроника;
220700.62 Автоматизация технологических процессов и производств,
всех форм обучения
Новокузнецк
2013
УДК 621/34(075)
Т 33
Рецензент
кандидат технических наук,
профессор кафедры автоматизированного электропривода
и промышленной электроники СибГИУ
П. Н. Кунинин
Т 33 Теоретические основы электротехники. Часть 2: лаб. практикум. / Сиб. гос. индустр. ун-т; сост. : М.В. Кипервассер, В.С. Князев, Е.С. Кузнецова. – Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ, 2013. – 26 с. : ил.
Содержит описание четырёх лабораторных работ по курсу «Теоретические основы электротехники. Часть 2».
Предназначен для студентов, обучающихся по направлениям подготовки: 140400.62 Электроэнергетика и электротехника; 210100.62 Электроника и наноэлектроника; 220700.62 Автоматизация технологических процессов и производств, всех форм обучения.
Лабораторная работа 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА ПРИ РАЗРЯДКЕ КОНДЕНСАТОРА
Собрать электрическую цепь – рисунок 1.1 (без перемычки П).
Рисунок 1.1 – Цепь для исследования переходных
процессов при разрядке конденсатора
На схеме: QF-3 – выключатель синусоидального напряжения;
ТК – тиристорный коммутатор, имеет два входных (4, 5) и три выходных зажима (1, 2, 3);
С – конденсатор ёмкостью 2 мкФ (на стенде имеет фиксированное значение);
, L – параметры вариометра;
R1 – разрядный резистор (R1 = 550700 Ом – на стенде имеет фиксированное значение);
П – перемычка, выключающая вариометр из цепи
разрядки конденсатора;
V – цифровой вольметр;
ЭО – электронный осциллограф.
Включить осциллограф в сеть переменного тока (220В).
Включить питание электроприборов (QF-1).
Установить перемычку П (из цепи разрядки конденсатора вывести катушку). Включить QF-3 и подать на вход тиристорного коммутатора (ТК) синусоидальное напряжение (не более 55В по прибору). Установить ручками осциллографа удобные фиксированные развёртки (регулируемые развёртки отключить!). Зарисовать с экрана осциллографа на кальку кривую напряжения на конденсаторе при разрядке его на сопротивленияR1 (осциллограмма №1). Записать в таблицу 1.1 величину разрядного сопротивления Rизм= R1 (указано на стенде), определить и записать в таблицу масштаб времени .
Указания: 1) ручку горизонтальной развёртки осциллографа “X” “ВРЕМЯ/ДЕЛ” – “ПЛАВНО” установить в крайнее правое положение (по часовой стрелке до упора – положение “”), записать выбранное значение фиксированной развёртки осциллографа по горизонтали или. Масштаб времени для осциллограммы определится (одно деление шкалы осциллографа – 8 мм):;
2) масштаб напряжения для осциллограммы определится с учётом фиксированной развёртки по вертикали “Y” .
Примерный вид зависимости показан на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 – Осциллограмма разрядки ёмкости на сопротивление R
Выключить QF-3. Вместо сопротивления R1 в цепь разрядки конденсатора включить сопротивление R2 (;R2 = 400550 Ом – на стенде имеет фиксированное значение). Включить QF-3. Зарисовать на кальку кривую напряжения на конденсаторе при разрядке его на сопротивлениеR2 (осциллограмма №2). Величину сопротивления разрядки Rизм = R2 (указано на стенде), масштаб времени и масштаб напряжения записать в таблицу 1.1.
По графикам (осциллограммы №1 и №2) определить постоянные времени цепи разрядки . По величине ёмкости конденсатора С на стенде, вычислить сопротивления цепей разрядкиRрасч и сравнить полученные значения с фактическими – Rизм:
Результаты расчётов для режимов внести в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 – Результаты измерений и расчётов в цепи разрядки конденсатора на сопротивления
Сопротивление цепи разрядки |
Результаты измерений |
Результаты расчёта | ||||
Rизм, Ом |
С, мкФ |
mt , |
mU , |
, мс |
Rрасч , Ом | |
R1 |
|
|
|
1,25 |
|
|
R2 |
|
|
|
Выключить QF-3. Убрать перемычку П с катушки индуктивности. Установить перемычку П на сопротивление R2 (получаем режим разрядки конденсатора на катушку индуктивности при R2 = 0). Включить QF-3 и наблюдать на экране закон изменения напряжения на конденсаторе при разрядке его на катушку индуктивности. Индуктивность вариометра (поворотом подвижной катушки) установить в одно из крайних положений, когда имеем . В этом режиме имеем наименьший период затухающих колебаний Т и наибольший коэффициент затухания переходного процесса. Примерный вид зависимости показан на рисунке 1.3.
Зарисовать на кальку закон изменения напряжения на конденсаторе при периодическом (колебательном) разряде конденсатора (осциллограмма №3). Значения ёмкости С, разрядного сопротивления Rизм и выбранный масштаб времени внести в таблицу 1.2.
Указания: 1) сопротивление цепи разрядки конденсатора равно омическому сопротивлению вариометра Rизм = Rk (Rk = 2850 Ом – указано на вариометре);
2) точное значения ёмкости С указано на стенде.
Рисунок 1.3 – Периодический разряд конденсатора
Таблица 1.2 – Результаты измерений и расчётов параметров
периодического разряда конденсатора
Результаты измерений |
Результаты расчёта | |||||||
С, мкФ |
Rизм , Ом |
mt, |
Т , мс |
, |
, |
0 , |
L, мГн |
Rрасч, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По графику (осциллограмма №3) определить период затухающих колебаний Т / (с учётом масштаба времени осциллограммы), частоту затухающих колебаний , коэффициент затухания переходного процесса (на основе логарифмического декремента колебаний осциллограммы), частоту незатухающих колебаний процесса0, значение индуктивности вариометра L, величину сопротивления цепи разрядки конденсатора Rрасч :
Результаты расчета параметров процесса внести в таблицу 1.2.
Выключить QF-3. Не изменяя индуктивность вариометра, включить в цепь разрядки фиксированное сопротивление R2 (убрать перемычку П). Включить QF-3 и зарисовать на кальку закон изменения напряжения на конденсаторе при предельном апериодическом процессе разрядки: сопротивление цепи разрядки будет равно критическому сопротивлению: Rизм = Rкр = R2 + Rк (осциллограмма №4). Примерный вид зависимости показан на рисунке 1.4. Определить для осциллограммы №4 значение критического сопротивления цепи разрядкиRизм, масштаб времени и масштаб напряжения (смотри указания к пункту 4). Полученные значения записать в таблицу 1.3.
Подключив вертикальный вход осциллографа (зажимы “Y”) к разрядному сопротивлению R2, получить на экране осциллографа кривую изменения тока в цепи разрядки . Зарисовать зависимостьс экрана на кальку (осциллограмма №5) – рисунок 1.4. Масштабы времени, напряжения сохранить (таблица 1.3).
По известным параметрам процесса (значениям ёмкости С конденсатора и индуктивности L вариометра – таблица 1.2) рассчитать и записать в таблицу 1.3 значение критического сопротивления цепи разрядки, определить масштаб тока для осциллограммы:
; .
Рисунок 1.4 – Осциллограммы предельного апериодического
разряда конденсатора
Таблица 1.3 – Результаты измерений и расчётов при предельном апериодическом разряде конденсатора
Результаты измерений |
Результаты расчёта | |||
Rизм , Ом |
mt ,
|
mu ,
|
m i ,
|
Rкр , Ом |
|
|
1, 25 |
|
|