Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
?
Лабораторна робота № 12.A
Тема: Дослiдження трифазного кола змiнного струму.
З’єднання трикутником.
Мета: Вимiряти фазні та лінійні напруги, виміряти фазні струми.
Розрахувати лінійні струми за наданими значеннями опорів і фазних напруг. Побудувати векторнi дiаграми напруг i струмiв.
Розрахувати фазні струми та порівняти їх з виміряними значеннями.
Штучно відтворити аварійний режим обриву фази і виконати виміри і розрахунки для цього режиму.
Обладнання: Стенд з опорами, блок живлення трифазного змiнного струму,
мультиметр (з можливіст’ю виміру змінних струмів). Для побудови креслень векторних дiаграм додатково потрiбен циркуль.
Монтажну схему стенду наведено на малюнку.
На стендi розташовано резистори навантаження Rab, Rbc, Rac під’єднані до джерела трифазного струму E з фазними напругами Ea, Eb, Ec. Літерами A, B, C позначено відповідні фазні гілки кола. Літерою N позначено нейтральну (нульову) гілку.
Кожна з гілок кола має у своєму складі пермичку Xa, Xb, Xc, Xn що дозволяє тимчасово розірвати коло для під’єднання амперметру і виміру струму, або для штучного відтворення стану обриву відповідного дроту.
1. Зібрати схему з опорами згідно завдання. Занотувати значення опорів
|
Rab = |
Rbc = |
Rac = |
1. Робочий режим
1. З’єднати кожну гілку A, B, C, N відповідною перемичкою X.
2. Під’єднати джерело живлення.
3. Виміряти фазні напруги Ua, Ub, Uc між відповідними парами точок (A3 – N3),
(B3 – N3 ), (C3 – N3). Результати вимирів занести до таблицi “Робочий режим”.
4. Виміряти лінійні напруги Uab, Ubc, Uac між відповідними парами точок (A3 – B3),
(B3 – C3 ), (A3 – C3). Результати вимирів занести до таблицi “Робочий режим” (до стовпчика виміри).
5. Виміряти фазні струми Ia, Ib, Ic для кожної з фаз A, B, C .
Для цього:
5.1. Тимчасово розірвати частину кола між точками (1-2) відповідної гілки.
5.2. Перемкнути мультиметр на вимір змінного струму.
5.3. Під’єднати амперметр в розрив відповідної гілки (між точками 1-2).
Увага! Забороняєтся під’єднувати амперметр між фазними гілками, фазними гілками і
нейтралью, бо струм короткого замкнення може пошкодити прилади.
5.4. Після завершення вимирів, повернути (перемкнути) мультиметр до стану виміру напруг, щоб випадково не пошкодити прилад.
Результати вимирів занести до таблицi “Робочий режим” (до стовпчика виміри).
Таблиця “Робочий режим”
|
Фаза |
Напруга виміри |
Струм |
Лінія |
Напруга |
Струм |
||
|
виміри |
розрахунки |
виміри |
розрахунки |
розрахунки |
|||
|
A |
AB |
||||||
|
B |
BC |
||||||
|
C |
AC |
2. Аварія
Штучно створити обрив однієї з фаз (згідно варіанту особистого завдання) і виміряти напруги на опорах навантаження.
1. Розірвати задану фазну гілку від’єднавши відповідну перемичку X.
2. Під’єднати джерело живлення.
3. Виміряти фазні напруги Ua, Ub, Uc.
4. Виміряти лінийні напруги Uab, Ubc, Uac.
5. Результати вимирів занести до таблиці Аварія. У заголовку таблиці позначити фазу в якій видбувся обрив.
Таблиця “Аварія фази ___ ”
|
Фаза |
Напруга |
Лінія |
Напруга |
||
|
виміри |
розрахунки |
виміри |
розрахунки |
||
|
A |
AB |
||||
|
B |
BC |
||||
|
C |
AC |
Обробка результатiв вимiрiв.
Для обробки результатів потрібно побудувати векторні діаграмми напруг і струмів.
На малюнку наведено приклад побудови векторних діаграм для з’єднання навантаження трикутником.
Наведено приклад побудови вектору фазного струму для фази C.
1. Робочий режим
1. Побудувати векторну діаграму фазних Ua, Ub, Uc напруг за прикладом наведеним на малюнку.
2. Визначити графічним методом лінійні напруги Uab, Ubc, Uac. Результати занести до таблиці.
3. Розрахувати лінійну напругу Uл за фазною напругою Uф для ідеалізованого випадку
Uф = Ua = Ub = Uc В якості Uф використати середнє значення фазних напруг.
Навести формулу розрахунку лінійної напруги
Uф = Uл =
4. Розрахувати лінійні струми Iab, Ibc, Iac за заданими значеннями опорів Rab, Rbc, Rac та виміряними значеннями лінійних напруг. Результати занести до таблиці. Навести формули розрахунку
Iab = Ibс = Iaс =
5. Побудувати векторну діаграму лінійних струмів Iab, Ibc, Iac.
6. Обчислити графічним методом фазний струм для однієї з фаз заданих особистим завданням. Результати розрахунку занести до таблиці.
2. Аварія
1. Розрахувати напруги на опорах навантаження для випадку аварії однієї з фаз. При цьому урахувати, що для опора під’єднаного між неушкодженних фаз діє таж сама лінійна напруга Uл, що і для робочого режиму. Ця ж напруга Uл діє і на ланку з послідовно з’єднанних опорів шо під’єднано до аварійної фази.
Навести формули розрахунку. Результати занести до таблиці.
Навести формули розрахунку напруг UR1, UR2 на опорах, що під’єднано до аварійної фази.
UR1 = UR2 =
2. За окремим завданням побудувати векторні діаграми та визначити фазні напруги для випадку аварії.
Векторна діаграмма напруг і струмів
Вариант №1. Треугольник: U=17V; Rab =1.5K; Rbc =3.3K; Rac =2.4K.
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
|
14.6 |
14.9 |
15.4 |
25.2 |
26.4 |
26.1 |
23.9 |
21.9 |
16.6 |
Вариант №1. A Авария A
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
|
9.0 |
15.7 |
15.7 |
10.2 |
26.5 |
16.3 |
0 |
14.8 |
14.8 |
Вариант №1. B Авария B
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
|
15.6 |
9.8 |
15.6 |
8.2 |
18.0 |
26.2 |
16.4 |
0 |
16.4 |
Вариант №1. C Авария C
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
|
15.2 |
15.2 |
8.7 |
25.2 |
14.6 |
10.6 |
21.2 |
21.2 |
0 |
Вариант №2. Треугольник: U=17V; Rab =3.3K; Rbc =2.4K; Rac =1.5K.
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
|
14.9 |
15.4 |
14.6 |
26.4 |
26.1 |
25.2 |
21.9 |
16.6 |
23.9 |
Вариант №2. A Авария A
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
|
9.8 |
15.6 |
15.6 |
18.0 |
26.2 |
8.2 |
0 |
16.4 |
16.4 |
Вариант №2. B Авария B
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
|
15.2 |
8.7 |
15.2 |
14.6 |
10.6 |
25.2 |
21.2 |
0 |
21.2 |
Вариант №2. C Авария C
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
|
15.7 |
15.7 |
9.0 |
26.5 |
16.3 |
10.2 |
14.8 |
14.8 |
0 |
Вариант №3. Треугольник: U=17V; Rab =2.4K; Rbc =1.5K; Rac =3.3K.
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
|
15.4 |
14.6 |
14.9 |
26.1 |
25.2 |
26.4 |
16.6 |
23.9 |
21.9 |
Вариант №3 A Авария A
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
|
8.7 |
15.2 |
15.2 |
10.6 |
25.2 |
14.6 |
0 |
21.2 |
21.2 |
Вариант №3. B Авария B
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
|
15.7 |
9.0 |
15.7 |
16.3 |
10.2 |
26.5 |
14.8 |
0 |
14.8 |
Вариант №3. C Авария C
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
|
15.6 |
15.6 |
9.8 |
26.2 |
8.2 |
18.0 |
16.4 |
16.4 |
0 |
Вариант №1. Звезда U=17V; Ra =1.6K; Rb =3.0K; Rc =8.0K.
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
||||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
N |
|
15.5 |
16.5 |
17.3 |
28.1 |
28.8 |
28.4 |
9.7 |
5.5 |
2.2 |
6.2 |
Авария N
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||||
|
A0 |
B0 |
C0 |
N0 |
AN |
BN |
CN |
A |
B |
C |
N |
|
16.4 |
16.4 |
16.7 |
6.6 |
10.7 |
18.2 |
22.5 |
6.7 |
6.1 |
2.8 |
0 |
Вариант №2. Звезда U=17V; Ra =3.0K; Rb =8.0K; Rc =1.6K.
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
||||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
N |
|
16.5 |
17.3 |
15.5 |
28.8 |
28.4 |
28.1 |
5.5 |
2.2 |
9.7 |
6.2 |
Авария N
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||||
|
A0 |
B0 |
C0 |
N0 |
AN |
BN |
CN |
A |
B |
C |
N |
|
16.4 |
16.7 |
16.4 |
6.6 |
18.2 |
22.5 |
10.7 |
6.1 |
2.8 |
6.7 |
0 |
Вариант №3. Звезда U=17V; Ra =8.0K; Rb =1.6K; Rc =3.0K.
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
||||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
N |
|
17.3 |
15.5 |
16.5 |
28.4 |
28.1 |
28.8 |
2.2 |
9.7 |
5.5 |
6.2 |
Авария N
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||||
|
A0 |
B0 |
C0 |
N0 |
AN |
BN |
CN |
A |
B |
C |
N |
|
16.7 |
16.4 |
16.4 |
6.6 |
22.5 |
10.7 |
18.2 |
2.8 |
6.7 |
6.1 |
0 |
Вариант №4. Звезда U=17V; Ra =1.6K; Rb =8.0K; Rc =3.0K.
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
||||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
N |
|
15.5 |
17.3 |
16.5 |
28.4 |
28.8 |
28.1 |
9.7 |
2.2 |
5.5 |
6.2 |
Авария N
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||||
|
A0 |
B0 |
C0 |
N0 |
AN |
BN |
CN |
A |
B |
C |
N |
|
16.4 |
16.7 |
16.4 |
6.6 |
10.7 |
22.5 |
18.2 |
6.7 |
2.8 |
6.1 |
0 |
Вариант №5. Звезда U=17V; Ra =3.0K; Rb =1.6K; Rc =8.0K.
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
||||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
N |
|
16.5 |
15.5 |
17.3 |
28.1 |
28.4 |
28.8 |
5.5 |
9.7 |
2.2 |
6.2 |
Авария N
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||||
|
A0 |
B0 |
C0 |
N0 |
AN |
BN |
CN |
A |
B |
C |
N |
|
16.4 |
16.4 |
16.7 |
6.6 |
18.2 |
10.7 |
22.5 |
6.1 |
6.7 |
2.8 |
0 |
Вариант №6. Звезда U=17V; Ra =8.0K; Rb =3.0K; Rc =1.6K.
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
||||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
N |
|
17.3 |
16.5 |
15.5 |
28.8 |
28.1 |
28.4 |
2.2 |
5.5 |
9.7 |
6.2 |
Авария N
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||||
|
A0 |
B0 |
C0 |
N0 |
AN |
BN |
CN |
A |
B |
C |
N |
|
16.7 |
16.4 |
16.4 |
6.6 |
22.5 |
18.2 |
10.7 |
2.8 |
6.1 |
6.7 |
0 |
Лабораторна робота № 12.Y
Тема: Дослiдження трифазного кола змiнного струму.
З’єднання зіркою.
Мета: Вимiряти фазні та лінійні напруги, виміряти фазні струми та струм
нейтралі. Розрахувати фазні струми за наданими значеннями опорів і фазних напруг. Побудувати векторнi дiаграми напруг i струмiв.
Розрахувати струм нейтралі та порівняти його з виміряними значеннями.
Штучно відтворити аварійний режим обриву нейтралі і виконати виміри і розрахунки для цього режиму.
Обладнання: Стенд з опорами, блок живлення трифазного змiнного струму,
мультиметр (з можливіст’ю виміру змінних струмів). Для побудови креслень векторних дiаграм додатково потрiбен циркуль.
Монтажну схему стенду наведено на малюнку.
На стендi розташовано резистори навантаження Ra, Rb, Rc під’єднані до джерела трифазного струму E з фазними напругами Ea, Eb, Ec. Літерами A, B, C позначено відповідні фазні гілки кола. Літерою N позначено нейтральну (нульову) гілку.
Кожна з гілок кола має у своєму складі пермичку Xa, Xb, Xc, Xn що дозволяє тимчасово розірвати коло для під’єднання амперметру і виміру струму, або для штучного відтворення стану обриву відповідного дроту.
1. Зібрати схему з опорами згідно завдання. Занотувати значення опорів
|
Ra = |
Rb = |
Rc = |
1. Робочий режим
1. З’єднати кожну гілку A, B, C, N відповідною перемичкою X.
2. Під’єднати джерело живлення.
3. Виміряти фазні напруги Ua, Ub, Uc між відповідними парами точок (A3 – N3),
(B3 – N3 ), (C3 – N3). Результати вимирів занести до таблицi “Робочий режим”.
4. Виміряти лінійні напруги Uab, Ubc, Uac між відповідними парами точок (A3 – B3),
(B3 – C3 ), (A3 – C3). Результати вимирів занести до таблицi “Робочий режим” (до стовпчика виміри).
5. Виміряти струми фазих Ia, Ib, Ic та нульового (нейтрального) In дроту для кожної з фаз A, B, C та нейтралі N.
Для цього:
5.1. Тимчасово розірвати частину кола між точками (1-2) відповідної гілки.
5.2. Перемкнути мультиметр на вимір змінного струму.
5.3. Під’єднати амперметр в розрив відповідної гілки (між точками 1-2).
Увага! Забороняєтся під’єднувати амперметр між фазними гілками, фазними гілками і
нейтралью, бо струм короткого замкнення може пошкодити прилади.
5.4. Після завершення вимирів, повернути (перемкнути) мультиметр до стану виміру напруг, щоб випадково не пошкодити прилад.
Результати вимирів занести до таблицi “Робочий режим” (до стовпчика виміри).
Таблиця “Робочий режим”
|
Фаза |
Напруга |
Струм |
Лінія |
Напруга |
||
|
виміри |
розрахунки |
виміри |
розрахунки |
|||
|
A |
AB |
|||||
|
B |
BC |
|||||
|
C |
AC |
|||||
|
N |
0 |
2. Аварія
Штучно створити обрив нейтралі і виміряти напруги. Результати занести до таблиці “Аварія нейтралі”
Таблиця “Аварія нейтралі N ”
|
Фази і уявна нейтраль |
Напруга |
Струм |
||||
|
відносно дійсної нейтралі N1 |
відносно уявної нейтралі N3 |
|||||
|
Виміри |
Розрахунки |
Виміри |
Розрахунки |
Виміри |
Розрахунки |
|
|
A |
||||||
|
B |
||||||
|
C |
||||||
|
N3 |
1. Розірвати гілку нейтралі від’єднавши перемичку Xn.
2. Під’єднати джерело живлення.
3. Виміряти “фазні” напруги Ua, Ub, Uc відносно уявної нейтралі (точки N3).
4. Виміряти напругу нейтралі Un відносно дийсної нейтралі U0 (точки N1).
5. Виміряти фазні струми Ia, Ib, Ic
6. Результати вимирів занести до таблиці Аварія.
Обробка результатiв вимiрiв.
Для обробки результатів потрібно побудувати векторні діаграмми напруг і струмів.
На малюнку наведено приклад побудови векторних діаграм для з’єднання навантаження зіркою.
Так лінійна напруга Uac будується як вектор між кінцями фазних напруг Ua і Uc.
Для побудови струму нейтралі In будується вектор суми фазних струмів Ib + Ic, а потім до цього вектору додається вектор Ia.
1. Робочий режим
1. Побудувати векторну діаграму фазних Ua, Ub, Uc напруг за прикладом наведеним на малюнку.
2. Визначити графічним методом лінійні напруги Uab, Ubc, Uac. Результати занести до таблиці.
3. Розрахувати лінійну напругу Uл за фазною напругою Uф для ідеалізованого випадку
Uф = Ua = Ub = Uc В якості Uф використати середнє значення фазних напруг.
Навести формулу розрахунку лінійної напруги
Uф = Uл =
4. Розрахувати фазні струми Ia, Ib, Ic за заданими значеннями опорів Ra, Rb, Rc та виміряними значеннями фазних напруг. Результати занести до таблиці. Навести формули розрахунку
Ia = Ib = Ia =
5. Побудувати векторну діаграму фазних струмів Ia, Ib, Ic.
6. Обчислити графічним методом струм нейтрального (нульового) дроту In. Результати розрахунку занести до таблиці.
Векторна діаграмма напруг і струмів робочого режиму
2. Аварія
1. Побудувати векторну діаграму напруг за результатами вимирів для випадку аварії (обриву) нейтрального дроту за наведеним на малюнку прикладом.
Тут літерою U позначено фазні напруги Ua, Ub, Uc відносно нульового дроту (точки 0 на діагамі, або точки N1 на схемі), а літерою V – напруги на опорах Va, Vb, Vc відносно спільної тейтралі (точки N на діагамі, або точки N3 на схемі).
Векторна діаграмма напруг і струмів для аварійного режиму обриву нейтралі
2. За окремим завданням розрахувати напругу нейтральної (загальної) точки за наданими значеннями опорів навантаження та фазних напруг для випадку аварії нейтрального дроту.
Приклад розрахунку наведено на малюнку.
Сторони трикутника лінійних напруг діляться на частини пропорційні опорам відповідних фаз. Нейтральна точка N буде у місці перетину прямих побудованих з вершин трикутника лінійних напруг.
Лабораторна робота № 12.C
Тема: Дослiдження трифазного кола змiнного струму з реактивними
елементами. З’єднання зіркою. Детектор послідовності фаз.
Мета: Вимiряти фазні та лінійні напруги, виміряти фазні струми та струм
нейтралі. Розрахувати фазні струми за наданими значеннями опорів і фазних напруг. Побудувати векторнi дiаграми напруг i струмiв.
Вивчити принцип дії детектора послідовності фаз.
Обладнання: Стенд з опорами і ємністью, блок живлення трифазного змiнного
струму, мультиметр (з можливіст’ю виміру змінних струмів). Для побудови креслень векторних дiаграм додатково потрiбен циркуль.
Монтажну схему стенду наведено на малюнку для випадку коли ємність C під’єднано до фази A.
На стендi розташовано ємність Ca і резистори навантаження Rb, Rc під’єднані до джерела трифазного струму E з фазними напругами Ea, Eb, Ec. Літерами A, B, C позначено відповідні фазні гілки кола. Літерою N позначено нейтральну (нульову) гілку.
Кожна з гілок кола має у своєму складі пермичку Xa, Xb, Xc, Xn що дозволяє тимчасово розірвати коло для під’єднання амперметру і виміру струму, або для штучного відтворення стану обриву відповідного дроту.
1. Зібрати схему з опорами згідно завдання. Занотувати значення опорів та ємності
|
R/Ca = |
R/Cb = |
R/Cc = |
1. Робочий режим
1. З’єднати кожну гілку A, B, C, N відповідною перемичкою X.
2. Під’єднати джерело живлення.
3. Виміряти фазні напруги Ua, Ub, Uc між відповідними парами точок (A3 – N3),
(B3 – N3 ), (C3 – N3). Результати вимирів занести до таблицi “Робочий режим”.
4. Виміряти лінійні напруги Uab, Ubc, Uac між відповідними парами точок (A3 – B3),
(B3 – C3 ), (A3 – C3). Результати вимирів занести до таблицi “Робочий режим” (до стовпчика виміри).
5. Виміряти струми фазих Ia, Ib, Ic та нульового (нейтрального) In дроту для кожної з фаз A, B, C та нейтралі N.
Для цього:
5.1. Тимчасово розірвати частину кола між точками (1-2) відповідної гілки.
5.2. Перемкнути мультиметр на вимір змінного струму.
5.3. Під’єднати амперметр в розрив відповідної гілки (між точками 1-2).
Увага! Забороняєтся під’єднувати амперметр між фазними гілками, фазними гілками і
нейтралью, бо струм короткого замкнення може пошкодити прилади.
5.4. Після завершення вимирів, повернути (перемкнути) мультиметр до стану виміру напруг, щоб випадково не пошкодити прилад.
Результати вимирів занести до таблицi “Робочий режим” (до стовпчика виміри).
Таблиця “Робочий режим”
|
Фаза |
Напруга |
Струм |
Лінія |
Напруга |
||
|
виміри |
розрахунки |
Виміри |
розрахунки |
|||
|
A |
AB |
|||||
|
B |
BC |
|||||
|
C |
AC |
|||||
|
N |
0 |
2. Детектор послідовності фаз
Якщо в схемі з ємністью і однаковими опорами, що з’єднано зіркою не під’єднувати нейтраль, то внаслідок повороту фази струму відносно фази напруги в гілці з ємністью, напруги і струми в гілках з опорами, навіть за однакових опорів, будуть різні. Напруга буде залежити від того, до якої фази під’єднано опір.
Для перетворення схеми на схему детектора фаз від’єднати перемичку нейтралі N. Виміряти напруги і струми для цієї схеми. Результати занести до таблиці “Детектор фаз”.
Таблиця “Детектор фаз”
|
Фази і уявна нейтраль |
Напруга |
Струм |
|||
|
відносно дійсної нейтралі N1 |
відносно уявної нейтралі N3 |
||||
|
Виміри |
Розрахунки |
Виміри |
Розрахунки |
Виміри |
|
|
A |
|||||
|
B |
|||||
|
C |
|||||
|
N3 |
1. Розірвати гілку нейтралі від’єднавши перемичку Xn.
2. Під’єднати джерело живлення.
3. Виміряти “фазні” напруги Ua, Ub, Uc відносно уявної нейтралі (точки N3).
4. Виміряти напругу нейтралі Un відносно дийсної нейтралі U0 (точки N1).
5. Виміряти фазні струми Ia, Ib, Ic
6. Результати вимирів занести до таблиці “Детектор фаз”.
Обробка результатiв вимiрiв.
Для обробки результатів потрібно побудувати векторні діаграмми напруг і струмів. На малюнку наведено приклад побудови векторних діаграм для з’єднання навантаження зіркою, коли ємність включено до фази A.
Лінійна напруга Uac будується як вектор між кінцями фазних напруг Ua і Uc.
При побудові діаграм струмів треба ураховувати, що на опорах вектори струмів орієнтовані вздовж векторів напруг, а на ємності вектор струму орієнтовано під кутом 90о до напруги.
Для побудови струму нейтралі In будується вектор суми фазних струмів Ib + Ic, а потім до цього вектору додається вектор Ia.
1. Робочий режим
1. Побудувати векторну діаграму фазних Ua, Ub, Uc напруг за прикладом наведеним на малюнку.
2. Визначити графічним методом лінійні напруги Uab, Ubc, Uac. Результати занести до таблиці.
3. Розрахувати лінійну напругу Uл за фазною напругою Uф для ідеалізованого випадку
Uф = Ua = Ub = Uc В якості Uф використати середнє значення фазних напруг.
Навести формулу розрахунку лінійної напруги
Uф = Uл =
4. Розрахувати реактивний опір X ємності C (частота мережі f = 50Hz ). Навести формулу розрахунку реактивного опору.
Xc =
5. Розрахувати фазні струми Ia, Ib, Ic за заданими значеннями опорів Ra, Rb, Rc, та реактивного опору X ємності за виміряними значеннями фазних напруг..
Результати занести до таблиці. Навести формули розрахунку
Ia = Ib = Ia =
6. Побудувати векторну діаграму фазних струмів Ia, Ib, Ic.
Векторна діаграмма напруг і струмів робочого режиму
7. Обчислити графічним методом струм нейтрального (нульового) дроту In. Результати розрахунку занести до таблиці.
2. Детектор послідовності фаз
1. Побудувати векторну діаграму напруг за результатами вимирів для випадку від’єднаного нейтрального дроту за наведеним на малюнку прикладом.
Тут літерою U позначено фазні напруги Ua, Ub, Uc відносно нульового дроту (точки 0 на діагамі, або точки N1 на схемі), а літерою V – напруги на опорах Va, Vb, Vc відносно спільної тейтралі (точки N на діагамі, або точки N3 на схемі).
Векторна діаграмма напруг для детектора фаз
Вариант №1. Звезда U=17V; Сa =1F; Rb =3.3K; Rc =3.3K.
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
||||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
N |
|
17.4 |
15.9 |
16.7 |
29.3 |
28.6 |
28.7 |
5.6 |
4.8 |
5.1 |
6.8 |
Детектор фаз
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||||
|
A0 |
B0 |
C0 |
N0 |
AN |
BN |
CN |
A |
B |
C |
N |
|
16.7 |
16.8 |
16.3 |
10.7 |
22.1 |
7.1 |
25.0 |
7.0 |
2.2 |
7.6 |
0 |
Вариант №2. Звезда U=17V; Ra =3.3K; Сb =1F; Rc =3.3K.
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
||||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
N |
|
16.7 |
17.4 |
15.9 |
28.7 |
29.3 |
28.6 |
5.1 |
5.6 |
4.8 |
6.8 |
Детектор фаз
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||||
|
A0 |
B0 |
C0 |
N0 |
AN |
BN |
CN |
A |
B |
C |
N |
|
16.3 |
16.7 |
16.8 |
10.7 |
25.0 |
22.1 |
7.1 |
7.6 |
7.0 |
2.2 |
0 |
Вариант №3. Звезда U=17V; Ra =3.3K; Rb =3.3K; Сc =1F.
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
||||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
N |
|
15.9 |
16.7 |
17.4 |
28.6 |
28.7 |
29.3 |
4.8 |
5.1 |
5.6 |
6.8 |
Детектор фаз
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||||
|
A0 |
B0 |
C0 |
N0 |
AN |
BN |
CN |
A |
B |
C |
N |
|
16.8 |
16.3 |
16.7 |
10.7 |
7.1 |
25.0 |
22.1 |
2.2 |
7.6 |
7.0 |
0 |
Вариант №4. Звезда U=17V; Сa =1.5F; Rb =2.2K; Rc =2.2K.
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
||||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
N |
|
17.4 |
15.9 |
16.7 |
29.3 |
28.6 |
28.7 |
8.4 |
7.2 |
7.7 |
11.5 |
Детектор фаз
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||||
|
A0 |
B0 |
C0 |
N0 |
AN |
BN |
CN |
A |
B |
C |
N |
|
16.7 |
16.8 |
16.3 |
10.7 |
22.1 |
7.1 |
25.0 |
10.5 |
3.3 |
11.4 |
0 |
Вариант №5. Звезда U=17V; Ra =2.2K; Сb =1.5F; Rc =2..2K.
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
||||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
N |
|
16.7 |
17.4 |
15.9 |
28.7 |
29.3 |
28.6 |
7.7 |
8.4 |
7.2 |
11.5 |
Детектор фаз
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||||
|
A0 |
B0 |
C0 |
N0 |
AN |
BN |
CN |
A |
B |
C |
N |
|
16.3 |
16.7 |
16.8 |
10.7 |
25.0 |
22.1 |
7.1 |
11.4 |
10.5 |
3.3 |
0 |
Вариант №6. Звезда U=17V; Ra =2.2K; Rb =2.2K; Сc =1.5F.
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
||||||||
|
A |
B |
C |
AB |
BC |
AC |
A |
B |
C |
N |
|
15.9 |
16.7 |
17.4 |
28.6 |
28.7 |
29.3 |
7.2 |
7.7 |
8.4 |
11.5 |
Детектор фаз
|
Напряжение, V |
Ток, mA |
|||||||||
|
A0 |
B0 |
C0 |
N0 |
AN |
BN |
CN |
A |
B |
C |
N |
|
16.8 |
16.3 |
16.7 |
10.7 |
7.1 |
25.0 |
22.1 |
3.3 |
11.4 |
10.5 |
0 |
Лабораторна робота № 4
Тема: Дослiдження лiнiйного та нелiнiйного елементу
Мета: Отримати вольт-амперну характеристику (ВАХ) напiвпровiдникового
дiодного стабiлiтрону звичайного опiру.
Обладнання: Стенд з регульованою напругою, опiр, дiодний стабiлiтрон,
мультиметр, блок живлення постiйного струму.
Звичайний напiвпровiдниковий дiод i бiльшiсть дiодних стабiлiтронiв мають подiбнi вольт-ампернi характеристики. Але для дiоду використовується пряме включення, а для стабiлiтрону зворотнє. Робоча дiлянка ВАХ стабiлiтрону вiдповiдає дiлянцi пробою звичайного дiоду. Напруга пробою поширенних дiодiв, як правило, значно перевищує 100В. Тому, з точки зору безпеки, дослiджується стабiлiтрон, як дiод з штучно пониженою напругою пробою.
1. Зiбрати схему згiдно малюнка.
Перемикач S дозволяє змiнювати полярнiсть напруги. Вимикач K дозволяє тимчасово розiрвати коло для пiд’єднання амперметру, за допомогою якого можна вимiряти струм I. Змiнним опором VR змiнюється наруга (струм) у колi.
Опiр R призначено для обмеження максимального струму.
Занотувати значення опору R.
R =
2. Пiдключити блок живлення. Замкнути вимикач K. Перимикачом S виставити пряму полярнiсть напруги E вiдносно дiоду D (“+” напруги у точцi 1 вiдносно точки 4).
3. Вимiряти струм кола I, напругу E на дiлянцi кола дiод D – опiр R (точки 1-4), падiння напруг на дiодi D - UD (точки 1-2), та на опорi R – UR (точки 3-4), для рiзних значень напруг E (вiд мiнiмального до максимального значення, приблизно по 10 вiдлiкiв для прямої, i ще 10 – для зворотньої напруги).
Результати вимирiв занести до таблицi.
Для кращого вiдтворення результатiв вимiрiв на графiку, доцiльно виконувати вимiри напруг в залежностi вiд струму.
Вимiри провести згiдно одного з варiантiв завдання.
Варiант 1. Вимiр за допомогою двох мультиметрiв.
Один з мультиметрiв постiйно пiд’єднано для вимiру струму I мiж точками 2-3. Iнший – для вимiру напруг U мiж точками 1-2, 3-4, i E мiж 1-4. Вимикач K постiйно знаходиться у розiмкнутому станi.
Варiант 2. Вимiр за допомогою одного мультиметру.
4. Перимикачом S змiнити полярнiсть напруги E на протилежну. Повторити вимiри згiдно пункту 3.
|
I |
UD |
UR |
E |
|
I |
UD |
UR |
E |
Обробка результатiв вимiрiв.
UR =
Порiвняти теоретичну залежнiсть з вимiряною. Визначити за допомогою вимiряниї залежностi експериментальне значення опору Re
Re =
UD + UR = E
Лабораторна робота № 10
Тема: Дослiдження дiпольної моделi серця людини
Мета: Вимiр рiзниць потенцiалiв дiпольної моделi серця людини для базових
вiдведень електродiв. Дослiдження залежностi потенцiалiв вiд орiєнтацiї осi дiполю.
Обладнання: Електрична ванна з токопровiдною рiдиною (вода з домiшками),
електроди, мультиметр, блок живлення постiйного струму.
В кардiографiї широко поширена дiпольна модель електричних потенцiалiв серця. Для вимiрiв потенцiалiв серця використовуються стандартнi пiдключення електродiв (вiдведення) до кiнцiвок людини. L – лiва рука, R- права рука, F – лiва нога. Порiвнюючи знаки та величини потенцiалiв лiкар отримує iнформацiю за орiєнтацiю серця. У нормi електрична вiсь дiполю серця нахилена пiд +60O. Значне вiдхелення вiд норми може бути ознакою паталогiї.
Зiбрати макет згiдно малюнка.
1. Налити до електричної ванни 1 литр токопровiдної рiдини (звичайна вода з природними домiшками з мережi водопостачання).
2. Закрити ванну кришкою.
3. Пiд’єднати електроди планки дiполю до шнурiв живлення (червоний - “+”, чорний - “-“).
4. Пiд’єднати вимiрювальнi електроди до мультиметру (червоний - “VIΩ”, чорний - “Com“).
5. Вставити планку дiполю у кришку, так щоб електроди опинились у вiдповiдних отворах кришки, а позначка “+” на планцi супроти потрiбної позначки градусної шкали.
6. Пiдключити блок живлення.
7. Вимiряти рiзницi потенцiалiв пар точок L-R, L-F, R-F для рiзних значень орiєнтацiї дiполю α. Виконати вимiри вiд +0O до +180O за годинниковою стрiлкою, i -0O до -180O супроти годинниковоїю стрiлки з шагом 30O.
7.1. Вимiр потенцiалiв за стандартною схемою:
ULR – “+” – червоний до L, “-” – чорний до R.
ULF – “+” до F, “-” L.
URF – “+” до F, “-” R.
7.2. Занести результати вимирiв ULR, ULF, URF до таблицi.
8. Вiдключити живлення електродiв вiд блоку живленння.
9. Повторити п.п. 5-8 для iнших орiєнтацiй дiполю.
.
Таблиця 1
|
α, градуси |
ULR |
ULF |
URF |
ΣUij |
|
+/-0 |
||||
|
+30 |
||||
|
+60 |
||||
|
+90 |
||||
|
+120 |
||||
|
+150 |
||||
|
+/-180 |
||||
|
-150 |
||||
|
-120 |
||||
|
-90 |
||||
|
-60 |
||||
|
-30 |
||||
|
+/-0 |
Обробка результатiв вимiрiв.
1. Розрахувати суми напруг ΣUij = U΄LR+U΄LF+U΄RF вздовж замкненого контуру L-R-F-L з урахуванням знакiв напруг вiдносно напрямку обходу контуру
( ΣUij = ULR +ULF -URF ). Результати занести до таблицi.
Переконатись, що сума напруг вздовж замкненого контуру дорiвнює нулю.
2. Побудувати графiки залежностi ULR, ULF, URF вiд орiєнтацiї дiполю α.
3. Навести формулу теоретичної залежностi ULR вiд орiєнтацiї α.
ULR(α)=
Побудувати графiк теоретичної залежностi ULR(α)
4. Зробити висновок, щодо можливостi використання вимiрiв рiзниць потенцiалiв з основних вiдведень для оцiнки орiєнтацiї електричного дiполю серця.
Лабораторна робота № 2
Тема: Дослiдження розголудженного кола з кількома джералами ЕРС
Мета: Вимiр струму та напруги у гiлках розголудженного кола.
Перевiрка законiв Кiрхгофа щодо напруг та струмiв.
Обчислення напруги і струму методом еквівалентного джерела ЕРС .
Обладнання: Стенд з опорами, мультиметр, блок живлення постiйного струму.
Зiбрати схему згiдно малюнка.
Занотувати значення опорiв
|
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R5 |
Перемички X1-X5 дозволяють тимчасово розiрвати дiлянку кола для пiд’єднання амперметру до мiсця розриву.
Крiм того, за допомогою перемичок X2,X4 можливо змiнювати конфiгурацiю під’єднаних опорiв згiдно завдання.
Варіанти завдань конфігурацій
|
№ |
X2 |
X3 |
Під’єднано опори |
|
1 |
+ |
+ |
R2, R4 |
|
2 |
+ |
- |
R2 |
|
3 |
- |
+ |
R4 |
|
4 |
- |
- |
- |
Задати пермичками конфiгурацiю згідно завдання.
1. Дослiдження розголудженного кола з кількома джералами ЕРС
1.1. Позначити на схемі умовні напрямки струмів для кожної гілки кола. При вимірах струму та напруг дотримуватись зазначеного напрямку (напрямок струму від “+” до “-“ прилада).
1.2. Пiдключити блок живлення.
1.3. Перемкнути мультиметр на вимiр напруги. Вимiряти напруги UE на джерелах живлення E1 (точки 1-2) та E2 (точки 7-8), напруги UR безпосередньо на виводах опорiв R1- R5 і потенціали вузлів φ (точки 2, 3, 5, 7) відносно спільної шини (точки 1, 4, 6, 8). Результати занести до таблицi 1.
1.3. Тимчасово розiрвiть дiлянку кола, витягнувши одну з перемичок X0-X5, i пiд’єднавши замiсть перемички амперметр (попередньо перемкнути мультиметр на вимiр струму). Вимiряти струм на відповідній дiлянці кола (якщо в заданiй конфiгурацiї одна з перемичок X2,X4 вiдсутня, то вимiрювати струм для неї не треба). Результати занести до таблицi 1.
Таблиця 1
|
UE1 = |
φ1 = |
||||
|
UR1 = |
IR1 =IX1 = |
||||
|
UR2 = |
IR2 =IX2 = |
φ3 = |
|||
|
UR3 = |
IR3 =IX3 = IR3 =IX3’ = |
||||
|
UR4 = |
IR4 =IX4 = |
φ5 = |
|||
|
UR5 = |
IR5 =IX5 = |
||||
|
UE2 = |
φ7 = |
2. Дослідження частини схеми методом еквівалентного джерела ЕРС.
Дослідити схему відносно заданої завданням гілки (опора) .
|
Варіант |
1 |
2 |
3 |
|
Гілка схеми з RN |
R1 |
R3 |
R5 |
Тобто уся схема, зовнішня відносно наданого опора RN, заміщується деякою ЕРС EX з внутрішнім опором RX.
2.1. Перемкнути мультиметр на вимір напруги. Тимчасово розімкнути перемичку X, відповідаючу за струм у досліджуваній гілці, і виміряти напругу холостого ходу Uхх між точками розриву. Після того відновити схему. Результати занотувати.
2.2. Перемкнути мультиметр на вимір струму. Під’єднати амперметр паралельно досліджуваному опору і виміряти струм короткого замкнення Iкз. Результати занотувати.
Uхх = Iкз =
Обробка результатiв вимiрiв.
1. Переконатись, що для наведеної схеми справедливi закони Кiрхгофа
ΣEn=ΣUi – вздовж замкнутого контуру;
ΣIi=0 – для вузла, або сума втiкаючих до вузла токiв дорiвнює сумi
витiкаючих з вузла токiв.
При цьому звернути особливу увагу на знаки струмів, напруг та ЕРС
|
E1 |
E2 |
UR1 |
UR2 |
UR3 |
UR4 |
UR5 |
|
E1+E2= |
UR1+UR3+UR5 = |
|||||
|
E1= |
UR1+UR2 = UR1+UR3+UR4 = |
|||||
|
E2= |
UR4+UR5= UR2+UR3+UR5 = |
|||||
|
0 |
UR2+UR3+UR4 = |
|
IX1 |
IX2 |
IX3 |
IX4 |
IX5 |
|
IX1 + IX2 + IX3 = |
||||
|
IX3 + IX4 + IX5 = |
2. Розрахувати струм Iр та напруги Uр на заданій ділянці кола з опором RN методом еквівалентної ЕРС за виміряними значеннями напруг холостого ходу Uххі току короткого замкнення Iкз. Для цього розрахувати внутрішній опір RX та ЕРС EX еквівалентного джерела (навести формулу розрахунку).
Порівняти результати розрахунку з попередніми вимірами.
EX = RX = =
|
Формула розрахунку |
Розрахунок |
Виміри |
|
IR = UR = |
||
RN =
3. За особистим завданням розрахувати напруги та струми для елементів кола за заданими значеннями ЕРС E1, E2 та опорів R1-R5.
|
Варіант |
Метод розрахунку |
|
1 |
Узагальнений метод Кiрхгофа |
|
2 |
Контурних струмів |
|
3 |
Вузлових потенциалів |
|
4 |
Накладення |
|
5 |
Еквiвалентного генератора |
|
6 |
Перетворень (зiрка – трикутник i далi) |
|
7 |
Моделювання на ПЕОМ |
Навести схему розрахунку.
Порівняти результати розрахунків та вимірів.
Лабораторна робота № 15
Тема: Дослiдження нелінійного опору лампи розжарення.
Мета: Виміряти вольт-амперну залежність неленійного елементу на лампі
розжарення. Виміряти і порівняти опори холодної і розжареної лампи.
Визначити залежність опору лампи розжарення від споживаємої
потужності.
Обладнання: Стенд з можливістю керування потужністю ламп розжарення,
блок живлення, мультиметр.
Загальні відомості.
Залежність опору лампи від потужності використовується у системах автоматичного керування для побудови неленійної інерційної ланки. Така ланка потрібна, наприклад, для стабілизації амплітуди коливань у генераторах сінусоїдальних коливань. На відміну від неінерційного напівпровідникового нелінійного елементу, елемент розжарення має майже лінійну залежність струму від напруги для високочастотної складової коливань, і нелінійну залежність для ефективного середнього струму, який визначає потужність. Така інерційність виникає завдяки теплової інерційності елементу розжарення.
У роботі використовується стенд для дослідження методів керування потужностю.
Цей стенд складається з двох незалежних частин з лампами розжарення у якості навантаження:
У роботі використовується тільки ліва частина стенда з лампою B2, змінним опором VR2 і опором R20. Опір R20 призначено для виміру струму лампи за падінням напруги UR на цьому опорі. Для виконання вимірів у цій роботі використовується джерело постійного струму
|
R20 = |
|
RB(0) = |
Таблиця
|
UB, V |
0 |
|||||||||
|
UR, V |
0 |
|||||||||
|
I, mA |
0 |
|||||||||
|
P, mW |
0 |
|||||||||
|
RB, Ω |
I =
P =
RB =
Залежність струму лампи I від напруги лампи UB
Залежність опору лампи RB від потужності споживаємою лампою P
Лабораторна робота № 7
Тема: Дослiдження послiдовного резонансного LCR контуру з нелiнiйною
iндуктивнiстю – феррорезонансного стабiлiзатора
Мета: Отримати залежностi напруг на елементах послiдовного резонансного
LCR контуру. Дослiдити спiввiдношення напруг на елементах за умов резонансу. Побудувати векторну дiаграму напруг i струмiв.
Обладнання: Стенд з регульованою напругою, нелiнiйна iндуктивнiсть, опори,
мультиметр, блок живлення змiнного струму.
1. Зiбрати схему згiдно малюнка.
Варіанти завдань конфігурацій схеми.
|
№ |
X2 |
Під’єднано опори |
|
1 |
мiж 7-9 |
R = 0 |
|
2 |
мiж 8-9 |
R = R1 |
|
3 |
мiж 7-8 |
R = R2 |
|
4 |
вiдсутня |
R = R1 + R2 |
Перемички X1, X2 дозволяють змiнювати конфiгурацiю схеми.
Для послiдовного резонансного LCR контуру перемичка X1 повинна знаходитись мiж точками 5-6.
Змiнним опором VR змiнюється наруга джерела E у колi.
Перемичкою X2 задати потрiбну конфiгурацiю опорiв згiдно завдання.
Занотувати значення опору R.
R =
2. Пiдключити блок живлення.
3. Вимiряти напруги на iндуктивностi - UL (точки 1-2), конденсаторi - UC (точки 2-4), опорi - UR (точки 6-9) i на окремих дiлянках кола ULС (точки 1-4), UСR (точки 2-9), для рiзних значеннь напруги E джерела (точки 1-9).
Зауваження: Для першої конфігурації (R=0) вимiрювати UR, UСR не треба.
3.1. Провести вимiри при змiнi E джерела (точки 1-9) вiд мiнiмального до максимального значення E.
3.2. Провести вимiри при змiнi E джерела у зворотньому напрямку - вiд максимального до мiнiмального значення E.
3.3. Звернути увагу на стрибки напруги UL (точки 1-2) i рiзну залежнiсть для прямого i зворотнього напрямку змiни E.
Результати вимирiв занести до таблицi.
|
E |
UL |
UC |
UR |
ULC |
UCR |
I |
Обробка результатiв вимiрiв.
Побудувати графiки залежностi напруг на iндуктивностi - UL, конденсаторi - UC , опорi - UR вiд напруги джерела E.
Залежнiсть напруг на елементах LCR вiд напруги джерела.
Позначити на графiку дiапазон напруг E, для яких схему можна використовувати як стабiлiзатор напруги
Побудувати векторну дiаграму напруг i струмiв для умов резонансу (UL≈ UС) за наведеним на малюнку прикладом.
Векторна дiаграмма напруг i струмiв
За окремим завданням
4.1. Розрахувати струм I у колi за вiдомою напругою на опорi R
Результати розрахункiв занести до таблицi.
4.2. Розрахувати активну i реактивну складову опорiв iндуктивностi XL та XC для конкретних умов згiдно завдання.
4.3. Визначити iндуктивнiсть L i ємнiсть C для визначеного випадку.
Навести формули розрахунку
4.4. Побудувати залежнiсть напруги на iндуктивностi UL та iндуктивностi L вiд струму I.
Лабораторна робота № 13
Тема: Дослiдження коллекторного двигуна постiйного струму з постiйним
магнiтом в якостi статора.
Мета: Визначити спiввiдношення електричних та механiчних характеристик
двигуна. Дослiдити залежнiсть швидкостi обертання ротору вiд напруги. Побудувати механiчнi залежностi: швидкiсть обертання i струм ротора вiд навантаження для декiлькох напруг. Дослiдити вплив активного опору обмоток ротору на механiчнi залежностi двигуна.
Обладнання: Стенд з коллекторним двигуном постiйного струму з постiйним
магнiтом в якостi статора, обладнаний датчиком обертiв та регулятором напруги. Блок живлення постiйного струму. Мультиметр з можливiстю вимiру частоти.
На малюнку наведено схему стенду для дослiдження двигуна.
Стенд складається з двигуна, ротор (вiсь обертання) якого закрiплено на пiдшипниках.
З заднього краю до осi пiд’єднано тахометр, що дозволяє вимiрювати швидкiсть обертання осi двигуна.
З переднього краю до осi пiд’єднано керуєме гальмо (тормоз), що дозволяє регулювати навантаження (момент сил), дiючий на двигун.
Корпус (статор) двигуна вiльно пiдвiшено на пружинах динамометра, що дозволяє вимiряти момент сил дiючий на статор за вiдхиленням стрiлки динамометру.
Тахометр двигуна дiє за принципом електромагнiтної iндукцiї. На вiсь двигуна насаджено колiщатко з зубцями (усього 38 зубцiв). Зубцi пiдмагнiченi постiйним магнiтом. На корпусi закрiплено iндукцiйну катушку.
Пiд час обертання, намагнiченi зубцi iндуцирують в катушцi змiнний електричний струм частотою f – 38 периодiв струму за один оберт колiщатка. Кiнцi катушки тахометра виведено до гнiзд на панелi стенду i позначено n∙38
( n - швидкiсть обертанння ротору).
Шкалу динамометра вiдкалiбровано в умовних одиницях – 1 одиниця шкали вiдповiдає моменту сили 4 Г∙сМ.
Затискуючи, обо розстискуючи гайкою гальмiвнi колодки можна керувати навантаженням на двигун.
На панель стенду виведено регулятор напруги живлення двигуна U i вiдповiднi контрольнi гнiзда.
Для контролю струму живлення двигуна I, в коло живлення пiд’єднано тестовий опiр R=1Ω, вимiрюючи напругу на якому, можна визначити струм. Вiдповiднi контрольнi гнiзда позначенi на панелi стенду.
1. Наведiть формулу розрахунку струму I за напругою UI на контрольних гнiздах “I”
I =
2. Вимiряйте внутрiшнiй опiр обмотки ротору r. Результати вимирiв занотувати.
|
Внутрiшнiй опiр обмотки ротора |
r = |
Увага! Вимiри опорiв обмоток треба виконувати за умов вiд’єднанного блоку
живлення
3. Дослiдження двигуна у режимi без навантаження.
3.1. Вiдпустити колодки гальма так, щоб вони не торкались осi двигуна
3.2. Пiд’єднати блок живлення.
3.3. Вимiряти залежнiсть частоти тахометра f (f = n∙38), струму I, моменту двигуна M для рiзних значень напруги живлення U, вiд мiнiмльно можливого (що дозволяє тахометр), до максимального значення.
Результати занести до таблицi “U_n”
Таблиця U_n
|
U, V |
|||||||||||||
|
I, mA |
|||||||||||||
|
M, Г∙сМ |
|||||||||||||
|
f, KHz |
|||||||||||||
|
n, об/сек |
4. Дослiдження двигуна у режимi навантаження.
Вимiряти механiчну характеристику двигуна для двох значень напруги живлення U1 U2 згiно завдання.
|
U1 |
|
|
U2 |
4.1. Пiд’єднати блок живлення i виставити потрiбне значення напруги живлення U.
4.2. Вимiряти залежнiсть частоти тахометра f (f = n∙38), струму I для рiзних значень моменту двигуна M, вiд мiнiмльного (гальма повнiстю вiдпущено), до максимального значення. Пiд час дослiдiв треба контролювати значення напруги U i пiдтримувати його незмiнним. Результати вимирiв занести до вiдповiдної таблицi “U =…. M_I”
4.3. Вимiряти механiчнi залежностi (п.п. 4.2) для iншого значення напруги живлення. Результати вимирiв занести до вiдповiдної таблицi “M_I, U =…. ”
Таблиця M_I, U =
|
M, Г∙сМ |
|||||||||
|
I, mA |
|||||||||
|
f, KHz |
|||||||||
|
n, об/сек |
|||||||||
|
∆Ur, V |
|||||||||
|
Pдж, W |
|||||||||
|
Pr, W |
|||||||||
|
PM, W |
Таблиця M_I, U =
|
M, Г∙сМ |
|||||||||
|
I, mA |
|||||||||
|
f, KHz |
|||||||||
|
n, об/сек |
|||||||||
|
∆Ur, V |
|||||||||
|
Pдж, W |
|||||||||
|
Pr, W |
|||||||||
|
PM, W |
Обробка результатiв
1. Розрахувати швидкiсть обертання двигуна n i занести до таблиць “U_n” i “M_I”.
2. Побудувати графiки залежностi швидкiсть обертання двигуна n i струму I вiд напруги живлення U для режиму без навантаження.
3. Розрахувати характеристики двигуна для режиму з навантаженням i занести до таблиць “M_I”:
3.1. Падiння напруги ∆Ur на внутрiшньому опорi r обмотки ротору.
Навести формулу розрахунку ∆Ur =
3.2. Потужнiсть джерела Pдж .
Навести формулу розрахунку Pдж =
3.3. Потужнiсть Pr , що витрачається на нагрiв обмотки ротору.
Навести формулу розрахунку Pr =
3.4. Механiчної потужнiсть PM , що витрачається на нагрiв гальма.
Навести формулу розрахунку PM =
3.5. Перевiрити баланс електричних i механiчних потужностей.
3.6. Розрахувати ККД для випадкiв максимального навантаження.
ККД (U= ) =
ККД (U= ) =
4. Побудувати графiки залежностi швидкостi обертання n i струму I вiд навантаження M для двох значень напруги живлення U.
4.1. Оцiнити момент тертя у пiдшипниках двигуна Mтр.
Mтр =
Швидкiсть обертання i струм
Механiчнi характеристики (залежностi вiд навантаження)
Лабораторна робота № 1
Тема: Дослiдження послiдовного та паралельного з’єднання опорiв
Мета: Вимiр струму та напруги у гiлках розголудженного кола.
Перевiрка законiв Кiрхгофа щодо напруг та струмiв.
Обчислення опору кола за вiдомими опорами складових.
Обладнання: Стенд з опорами, мультиметр, блок живлення постiйного струму.
Зiбрати схему згiдно малюнка.
Занотувати значення опорiв
|
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R5 |
Перемички X0-X5 дозволяють тимчасово розiрвати дiлянку кола для пiд’єднання амперметру до мiсця розриву. Крiм того, за допомогою перемичок X2-X4 можливо змiнювати конфiгурацiю (кiлькiсть) паралельних опорiв згiдно завдання.
Варіанти завдань конфігурацій схеми.
|
№ |
X2 |
X3 |
X4 |
Під’єднано опори |
|
1 |
+ |
- |
- |
R2 |
|
2 |
+ |
+ |
- |
R2, R3 |
|
3 |
+ |
+ |
+ |
R2, R3, R4 |
|
4 |
- |
+ |
- |
R3 |
|
5 |
- |
- |
+ |
R4 |
|
6 |
- |
+ |
+ |
R3, R4 |
|
7 |
+ |
- |
+ |
R2, R4 |
1. Задати конфiгурацiю I згідно завдання.
1.1. Пiдключити блок живлення.
1.2. Перемкнути мультиметр на вимiр напруги. Вимiряти напругу блоку живлення E (точки 1-8), та напруги UR безпосередньо на виводах опорiв R1- R5. Результати занести до таблицi 1.
1.3. Тимчасово розiрвiть дiлянку кола, витягнувши одну з перемичок X0-X5, i пiд’єднавши замiсть перемички амперметр (попередньо перемкнути мультиметр на вимiр струму). Вимiряти струм на дiлянках кола X0-X5 (якщо в заданiй конфiгурацiї одна з перемичок X2-X4 вiдсутня, то вимiрювати струм для неї не треба). Результати занести до таблицi 1.
2. Задати конфiгурацiю II згідно завдання. Повторити вимiри згiдно п.п. 1.1-1.3.
3. Задати конфiгурацiю III згідно завдання. Повторити вимiри згiдно п.п. 1.1-1.3.
Таблиця 1
|
Конфiгурацiя I X2 X3 X4 - - - Вказати опори |
E = |
UR1 = |
IX0=IR1= IX1=IR1= |
|
UR2 = UR3 = UR4 = |
IX2=IR2= |
||
|
IX3=IR3= |
|||
|
IX4=IR4= |
|||
|
UR5 = |
IX5=IR5= |
||
|
Конфiгурацiя II X2 X3 X4 - - - Вказати опори |
E = |
UR1 = |
IX0=IR1= IX1=IR1= |
|
UR2 = UR3 = UR4 = |
IX2=IR2= |
||
|
IX3=IR3= |
|||
|
IX4=IR4= |
|||
|
UR5 = |
IX5=IR5= |
||
|
Конфiгурацiя III X2 X3 X4 - - - Вказати опори |
E = |
UR1 = |
IX0=IR1= IX1=IR1= |
|
UR2 = UR3 = UR4 = |
IX2=IR2= |
||
|
IX3=IR3= |
|||
|
IX4=IR4= |
|||
|
UR5 = |
IX5=IR5= |
Обробка результатiв вимiрiв.
1. Переконатись, що для усiх конфiгурацiй пiд’єднання опорiв справедливi закони Кiрхгофа
E=ΣUi – вздовж замкнутого контуру;
ΣIi=0 – для вузла, або сума втiкаючих до вузла токiв дорiвнює сумi
витiкаючих з вузла токiв.
|
Конфігурація |
X2 X3 X4 |
UR1 |
UR2-R4 |
UR5 |
UR1+UR2-4+UR5 |
E |
|
I |
||||||
|
II |
||||||
|
III |
|
Конфігурація |
X2 X3 X4 |
IX0 |
IX1 |
IX2+ IX3 + IX4 |
IX5 |
|
I |
|||||
|
II |
|||||
|
III |
2. Обчислити опiр кола RΣ для кожної з конфiгурацiй за вiдомими значеннями опорiв R1-R5 методом послідовних перетворень. Навести формули розрахунку. Результати розрахунку занести до таблицi 2.
3. Обчислити струм IΣ у колi для кожної з конфiгурацiй за вимiряними значеннями E та розрахованим значенням RΣ. Навести формули розрахунку. Результати розрахунку занести до таблицi 2.
Таблиця 2
|
Конфігурація |
X2 X3 X4 |
RΣ |
E |
IΣ |
IX0 |
|
I |
|||||
|
II |
|||||
|
III |
Порiвняти обчислене IΣ та вимiряне IX0 значення струму.
Лабораторна робота № 11
Тема: Дослiдження потенцiалу i напруженностi поля у електричнiй ваннi.
Мета: Вимiр потенцiалiв i напруженностi поля для заданної конфiгурацiї
електродiв. Побудова iзолiнiй потенцiалу. Розрахунок i побудова векторiв напруженностi поля.
Обладнання: Електрична ванна з токопровiдною рiдиною (вода з домiшками),
електроди, мультиметр, блок живлення постiйного струму.
Зiбрати макет з заданою конфiгурацiє електродiв згiдно малюнка варiанту завдання.
Намалювати свою конфiгурацiю електродiв на графiку.
На цьому малюнку наведено приклад конфiгурацiї для дiполю орiєнтованого вздовж осi X.
1. Налити до електричної ванни 1 литр токопровiдної рiдини (звичайна вода з природними домiшками з мережi водопостачання).
2. Пiд’єднати вимiрювальнi електроди до мультиметру (червоний - “VIΩ”, чорний - “Com“).
3. Вставити виводи електродiв моделi у кришку згiдно малюнку завдання, так щоб електроди опинились у вiдповiдних отворах кришки.
4. Закрити ванну кришкою.
5. Пiд’єднати електроди моделi до шнурiв живлення (червоний - “+”, чорний - “-“).
6. Пiдключити блок живлення.
7. Побудувати декiлька рiзних iзолiнiй потенцiалу.
8. Вимiряти i побудувати вектори напруженностi електричного поля для декiлька точок згiдно завдання.
Вимiр i побудова iзолiнiї потенцiалу.
1. Обрати опорну точку (x0,y0).
2. Вимiряти потенцiал φ(x0,y0) i занотувати потенцiал цiєї точки вiносно електродiв моделi φ+(x0,y0), φ-(x0,y0).
3. Зафiксувати один з вимiрювальних електродiв (наприклад “-“) у цiй точцi, i далi (для цiєї iзолiнiї) його не чiпати.
4. За допомогою мультиметру знайти i побудувати на графiку коордiнати точок (xi,yi) рiвного (iзо) потенцiалу φ(xi,yi), таких що φ(xi,yi) = φ(x0,y0) = const,
або φ(xi,yi) - φ(x0,y0) = Δφ = 0
Пошук точки на iзолiнiї
4.1. Шляхом послiдовних спроб, знайти таку точку (отвi) у ваннi для другого вимiрувального (“+”) електроду (xi,yi), потенцiал якої φ(xi,yi) найближчiй до потенцiалу опорної точки φ(x0,y0). При цьому мультиметр буде безпосередньо вказувати рiзницю потенцiалiв Δφ мiж точкою вимiру та опорною точкою. Ознакою того, що потрiбну точку знайдено є нульовий показ мультиметру
(Δφ = 0). Звернути увагу на те, що ця точка може знаходитись мiж сусiднiми точками з додатнiм (Δφ > 0) i вiд’ємним (Δφ < 0) знаками рiзниць потенцiалiв.
4.2.Нанести коордiнати знайденої точки на графiк.
4.3. Знайти ще декiлька точок згiдно п.п.7.4.1-2.
5. З’єднати знайденi точки постiйного потенцiалу плавною лiнiєю.
6. Обрати iншу опорну точку, таку що не попадає на вже побудовану iзолiнiю, i повторити вимiри i побудову графiку згiдно п.п. 1-5.
Вимiр i побудова вектору напруженностi електричного поля.
1. Зафiксувати вимiрювальний електрод -“+“ у заданiй точцi (x,y).
2. Вставити iнший вимiрювальний електрод -“-“ до найближчого сусiдньго отвору по горизонталi (x+Δx, y). Вимiряти рiзницю потенцiлiв Δφx = φ(x+Δx, y) - φ(x,y).
При цьому мультиметр безпосередньо показує рiзницю потенцiлiв.
Маючи на увазi, що вiдстань мiж отворами дорiвнює 1сМ, розрахувати напруженнiсть електричного поля вздовж осi x - Ex. Прийняти до уваги напрямок (знак) Δx. Навести формулу розрахунку
Ex =
2. Переставити вимiрювальний електрод -“-“ до найближчого сусiдньго отвору по вертiкалi (x, y+Δy). Вимiряти рiзницю потенцiлiв Δφy = φ(x, y+Δy) - φ(x,y).
Розрахувати напруженнiсть електричного поля вздовж осi y – Ey. Прийняти до уваги напрямок (знак) Δy. Навести формулу розрахунку
Ey =
3. Обравши вiдповiдний (однаковий по осям x,y) масштаб побудувати вектори Ex i Ey. Побудувати сумарний вектор E= Ex+ Ey.
4. Навести формулу розрахунку величини |E| i напрямку α (угол з вiс’ю x) вектора напруженностi електричного поля
|E| =
α =
Приклади варiантiв конфiгурацiй електродiв
|
Дiполь моделi для нормального сердця “-” до лiвого; “+” до правого електродiв |
Дiполь 10сМ вздовж осi Х “+” до лiвого; “-” до правого електродiв |
|
Точка у центрi i коло на периметрi “+” до центру; “-” до зовнiшнього кола |
Екранiровка поля центральної точки (два кiльця) “+” до точки; “-” до зовнiшнього кола |
|
Конденсатор “+” до лiвого; “-” до правого електродiв |
Конденсатор з непаралельними електродами “+” до лiвого; “-” до правого електродiв |
Графiк лiнiй iзопотенцiалiв i напруженностi електричного поля
для наведеної конфiгурацiї електродiв
Дiполь 10сМ вздовж Х
Дiполь 6сМ пiд довiльним вуглом
Дiполь для нормального сердця
Точка у центрi i коло на периметрi
Екранiровка центральної точки
Конденсатор
Непаралельний конденсатор
Лабораторна робота № 3
Тема: Дослiдження потужностi у системi джерело-навантаження.
Мета: Вимiр струму, напруги, розрахунок потужностi та ККД.
Дослiдження умов, за яких споживач (навантаження) отримує найбiльшу потужнiсть.
Дослiдження впливу опора навантаження на коефiцiент корисної дiї (ККД).
Обладнання: Стенд з постiйними та змiнними опорами, мультиметр, блок живлення постiйного струму.
Дослiджуєма схема одночасно вiдтворює декiлька цiкавих випадкiв:
Джерело живлення та лiнiя постачання моделюются ЕРС та опором RS, що вiдповiдає спiльному опору джерела та лiнiї. Споживач моделюєтся змiнним опором RL. Змiнюючи опiр навантаження RL споживача можна дослiдити вплив навантаження на розподiл потужностей у системi.
1. Зiбрати схему згiдно малюнка.
Перемичка X дозволяє тимчасово розiрвати дiлянку кола для пiд’єднання амперметру до мiсця розриву.
Занотувати значення опору RS.
RS =
2. Пiдключити блок живлення.
3. Вимiряти ЕРС джерела живлення E, падiння напруги на опорi джерела US, напругу на навантаженнi споживача UL, струм кола I для рiзних значень опору RL.
Результати вимирiв занести до таблицi. Для кращого вiдтворення результатiв вимiрiв доцiльно провести вимiри для усього диапазону змiн опору навантаження вiд мiнiмального до максимального його значення з приблизно рiвномiрним шагом по опору (приблизно 10% максимального значення опора RL).
Вимiри провести згiдно одного з варiантiв завдання.
Варiант 1. Вимiр за допомогою одного мультиметру з безпосереднiм вимiром опору споживача.
Варiант 2. Вимiр за допомогою одного мультиметру без вимiру опору споживача.
Вимiри проводяться згiдно пунктiв 2, 3 варiанта 1. Для приблизного розрахунку опору навантаження RL використовуються вимiрянi значення iнших параметрiв кола UL, US, або I та вiдповiдна формула розрахунку. Навести свiй варiант формули розрахунку.
RL=
Варiант 3. Вимiр за допомогою двох мультиметрiв без вимiру опору споживача.
Один з мультиметрiв постiйно пiд’єднано замiсть перемички X (точки 3-4) для вимiру струму. Iнший – для вимiру напруг згiдно пункту 2 варiанту 1.
Вимiри проводяться згiдно пунктiв 2. Приблизна поточна оцiнка опору виконується за варiантом 2.
|
№ / RLI |
E |
US |
UL |
I |
RL |
PL |
PS |
P∑ |
ККД |
|
1 |
|||||||||
|
2 |
|||||||||
|
3 |
|||||||||
|
4 |
|||||||||
|
5 |
|||||||||
|
6 |
|||||||||
|
7 |
|||||||||
|
8 |
|||||||||
|
9 |
|||||||||
|
10 |
|||||||||
|
11 |
Для варiанту 1 - вимiрянi безпосередньо мультиметром значення опору навантаження RLI розмiщуються у першiй колонцi таблицi.
Обробка результатiв вимiрiв.
Навести формулу розрахунку.
RL =
Навести формули розрахунку.
PL = PS = P∑ =
Навести формулу розрахунку.
ККД =
RL (PL=max) =
PL =
PS =
P∑ =
ККД=
Лабораторна робота № 14
Тема: Дослiдження лічильника електроенергії.
Мета: Ознайомитись з принципом дії лічильника електроенергії. Визначити
залежність швидкості обертання диска лічильника від потужності активного навантаження.
Дослідити співвідношення між струмом, напругою і потужністю для реактивного навантаження. Розрахувати значення cos(φ). Визначити ємність невідомого конденсатора.
Обладнання: Стенд з лічильником електроенергії, мультиметр з можливістю
виміру змінного струму, блок живлення змiнного струму, секундомер або годинник.
Загальні відомості.
Електромеханічний лічильник електроенергії можна з певним спрощенням розглядати як асінхронний двигун змінного струму. Зичайний асінхронний двигун переважно працює в області малих значень коефіциента ковзання, тобто в умовах, коли швидкість обертання ротора близка до швидкості обертання магнітного поля. Для двополюсного двигуна масимальна швидкість обертання становить 3000 обертів на минуту для частоти мережі 50 Hz (50·60=3000). На відміну від звичайного двигуна, ротор лічильника працює в області великих значень ковзання, тобто швидкість обертання ротора значно менша швидкості обертання магнітного поля. Наприклад, побутовий лічильник розрахований на максимальну потужність наватаження 1.5KW робить 2500 обертів за годину для потужності 1KW. Тобто максимальна швидкість ротора лише 62 обертів на минуту (2500·1.5/60=62.5), або майже у 50 разів повільніше швидкості обертання магнітного поля.
Щоб забезпечити такі умови, за яких швидкість обертання ротора лічильника n пропорційна активній потужності Pa=U·I·cos(φ), у конструкції личильника використовуються особливі конструктивні рішення:
Обертаючеся магнітне поле утворюєтся двома електромагнітами (напруги – ФU і струму – ФI) магнітні поля котрих зсунуті на кут 90º. Для цього:
- обмотка напруги виконується таким чином, щоб вона мала великий індуктивний опір. Тоді струм і магнитне поле цієї обмотки пропорційні напрузі навантаження і зсунуті видносно напруги на кут 90º;
- обмотка струма виконується за схемою трансформатора з короткозамкненую вторинною обмоткою. Тоді опір обмотки струму має переважно активну складову і відносно малий опір. Тобто магнітне поле цієї обмотки пропорцийне струму навантаження і немає зсуву відносно напруги для активного навантаження.
Таким чином на ротор одночасно діють моменти сил, такі що, з одного боку, намагаються прискорити обертання - MI=kP·Pa, а з другого боку, загальмувати - MS=kS·n У сталому режимі ці моменти урівноважуються MI= MS. Тобто kP·Pa = kS·n, або n =K·Pa= K·U·I·cos(φ) – швидкість обертання пропорційна активній потужності. Коефіціент K залежить від конструктивних особливостей лічильника.
Для забезпечення можливості роботи учбового лічильника з небезпечними (низькими) напругами до конструкції лічильника було внесено деякі зміни:
1. Дослідження лічильника з активним навантаженням
Під’єднати до лічильника змінний опір за наведеною схемою.
Джерело змінного струму E під’єднується до гнізда паралельно точкам 1, 2.
Таблиця “Активне навантаження”
|
R, Ω |
|||||
|
UR, V |
|||||
|
N, об. |
|||||
|
t, сек |
|||||
|
n, об/хвилину |
|||||
|
P, W |
|||||
|
K, об/хвил/W |
|||||
|
δK, % |
P =
2. Дослідження лічильника з реактивним навантаженням
Під’єднати до лічильника конденсатор C і амперметр A за наведеною схемою.
Увага! Струм у цій схемі може перебільшувати 200mA. Тому, щоб не пошкодити мультиметр, необхідно під’єднувати вимірювальні щупи до гнізда 20A.
Виміряти швидкість обертання лічильника n, напругу на конденсаторі UC, і струм I.
Таблиця “Реактивне навантаження”
|
I, A |
N, об. |
t, сек |
UC, V |
n, об/хв |
Pa, W |
PX, W |
|
cos(φ) = |
φ = |
XC= C=
|
C = |
Лабораторна робота № 9
Тема: Дослiдження схеми напiвпровiдникового випрямляча.
Мета: Знайомство з поширеними схемами випрямлячiв.
Дослiдження впливу опора навантаження на середню напругу та її пульсацiї.
Обладнання: Стенд з дiодами i конденсаторами, змiнний опiр, мультиметр,
блок живлення змiнного струму. В окремих випадках можливе використання осцилографу.
Для забезпечення живлення електронних та радiо-приладiв найчастiше використовується постiйний струм. Для перетворення змiнного струму мережi електропостачання використовується декiлька базових схем. Серед них найпоширiнiшi схеми: одно-напiвпериодного випрямляча; мостового випрямляча; випрямляча з подвоєнням напруги. Стенд надає можливiсть дослiдити роботу таких випрямлячiв.
1. Зiбрати схему згiдно варiанту монтажної cхеми (верхнiй малюнок):
|
Одно-напiвпериодна |
З подвоєнням напруги |
Мостова |
|
Спрощена електрична схема |
2. Пiдключити блок живлення.
3. Вимiряти змiнну напругу на входi схеми E, постiйну U= та змiнну ∆U (пульсацiї) складовi напруги на виходi схеми в залежностi вiд значення опору навантаження RL.
Результати вимирiв занести до таблицi. Для кращого вiдтворення результатiв вимiрiв доцiльно провести вимiри для усього диапазону змiн опору навантаження вiд мiнiмального до максимального його значення з приблизно рiвномiрним шагом по опору (приблизно 10% максимального значення опора RL).
3.1. Вiдключити блок живлення для вимiру опора навантаження. Перемкнути мультиметр на вимiр опору. Вимiряти опiр навнтаження RL (точки 2-3). Пiд час вимiру опора слiд вибрати полярнiсть мультиметру таким чином, щоб дiоди випрямляча не шунтировали опiр RL. Виставити потрiбне значення опору.
3.2. Пiдключити блок живлення.
3.3. Перемкнути мультиметр на вимiр напруг. Вимiряти змiнну напругу на входi схеми E(точки 1-4), постiйну U= та змiнну ∆U складовi напруги на виходi схеми (точки 2-3)
|
RL |
|||||||||
|
E |
|||||||||
|
U= |
|||||||||
|
∆U |
Обробка результатiв вимiрiв.
2. Якщо вимiри виконуються за допомогою осцилографа, замалювати епюри напруги на виходi випрямляча для максимального i середнього значення опорiв навантаження.
Лабораторна робота № 6
Тема: Дослiдження елементiв кола змiнного струму – R, L, C за умов
послiдовного з’єднання.
Мета: Визначити активнi та реактивнi значення iмпедансу для резистора R,
iндуктивностi L та конденсатора C. Розрахувати невiдомi значення ємностi С та iндуктивностi L за допомогою вiдомого опора R.
Дослiдити спiввiдношення напруг на елементах за умов послiдовного резонансу. Побудувати векторнi дiаграми напруг i струмiв.
Обладнання: Стенд з опором, iндуктивнiстью, конденсаторами, мультиметр,
блок живлення змiнного струму. Для побудови креслень векторних дiаграм додатково потрiбен циркуль.
Монтажну схему стенду наведено на малюнку злiва. На стендi розташовано резистор R, iндуктивнiсть L, конденсатори C1, C2. Стенд дозволяє дослiдити рiзнi варiанти з’єднання елементiв кола змiнного струму за допомогою перемичок X1-X3, що встромляються у гнiзда 1-11. Можливi позицiї позначено на малюнку пунктиром.
Увага! Схеми, що мають у своєму складi iндуктивнi елементи можуть iнодi виробляти неочiкуванi сплески пiдвищенної напруги пiд час комутацiї елементiв схеми. Це може призвести до болючого удару електричним струмом.
Тому усi комутацiї пермичок треба обовязково виконувати з вiд’єднаним шнуром блока живлення!
В дослiджуємих схемах струм не вимiрюється, а розраховується за напругою на опорi R. Чисельне значення цього опора є базою для усiх наступних розрахункiв. Обов’язково занотуйте значення цього опора
R=
Активнi та реактивнi значення iмпедансу окремих елементiв визначаються за допомогою векторних дiаграм струмiв i напруг.
Вiдповiднi трикутники напруг для сумiжних пар елементiв треба будувати за допомогою циркуля (по трьом вiдомим сторонам - напругам).
Приклад побудови трикутникiв напруг для узагальненого випадку послiдовного RLC контуру наведено на малюнку.
1. Дослiдження RC ланки
Зiбрати стенд для одного з варiантiв ємностi C згiдно завдання
|
C=C1 |
C=C2 |
C=C1&C2 |
Електрична схема |
Перемичкою X3 закорочено iндуктивнiсть L (точки 2-3). Таким чином iндуктивнiсть вилучено з схеми, i вона не буде впливати на вимiри.
1.1. Вимiряти напругу джерела живлення E (точки 1-11), напругу на опорi UR (точки 1-2), наругу на конденсаторi UC (точки 5-11). Результати занести до таблицi RC до стовпчика |U|.
1.2. Побудувати трикутник напруг UR →UC →E.
1.3. За допомогою трикутника напруг розрахувати напруги U R та UX, вiдповiдаючi активнiй R та реактивнiй X складовим iмпедансу вiдповiдного елемента, або їх комбiнацiї. Результати занести до таблицi.
1.4. Розрахувати струм кола I. Результат занести до таблицi.
1.5. Розрахувати модуль iмпедансу |Z|, активну R i реактивну X складовi iмпедансу конденсатора C та всiє RC ланки. Результати занести до таблицi.
Таблиця RC
|
Елемент |
Напруга |
Струм I |
Iмпеданс |
||||
|
|U| |
UR |
UX |
|Z| |
R |
X |
||
|
R |
UR= |
R= |
0 |
||||
|
C |
UC= |
||||||
RC |
E= |
1.6. Розрахувати ємнiсть конденсатора C.
Навести формулу розрахунку
C=
Частота струму в мережi електропостачання f=
2. Дослiдження RL ланки
|
Монтажна схема |
Електрична схема |
Перемкнути перемички стенду таким чином, щоб вилучити конденсатори. 2.1. Вимiряти напругу джерела живлення E (точки 1-11), напругу на опорi UR (точки 1-2), напругу на iндуктивностi UL (точки 2-4). Результати занести до таблицi RL до стовпчика |U|. 2.2. Побудувати трикутник напруг UR →UL →E. 3.3. За допомогою трикутника напруг розрахувати напруги U R та UX елементiв та їх комбiнацiй. Результати занести до таблицi. 2.4. Розрахувати струм кола I. Результат занести до таблицi. 2.5. Розрахувати модуль iмпедансу |Z|, активну R i реактивну X складовi iмпедансу iндуктивностi L та всiє RL ланки. Результати занести до таблицi. |
Таблиця RL
|
Елемент |
Напруга |
Струм I |
Iмпеданс |
||||
|
|U| |
UR |
UX |
|Z| |
R |
X |
||
|
R |
UR= |
R= |
0 |
||||
|
L |
UL= |
||||||
RL |
E= |
2.6. Розрахувати iндуктивность L.
Навести формулу розрахунку
L=
3. Дослiдження послiдовного резонансного RLC контуру
Зiбрати стенд для того ж самого варiанту C, що дослiджувався для RC ланки (дивись наступний малюнок).
3.1. Вимiряти напругу джерела живлення E (точки 1-11), напругу на опорi UR (точки 1-2), напругу на iндуктивностi UL (точки 2-4), напругу на конденсаторi UC (точки 5-11). Вимiряти напруги на парах сумiсних елементiв URL (точки 1-4), ULC (точки 2-11). Результати занести до таблицi RLC до стовпчика |U|.
3.2. Побудувати трикутники напруг:
UR →UL → URL; UL →UC → ULC; UR →ULC → E.
Оцiнити похибку (розбiг початкової i кiнцевої точки) ламаного контуру отриманого з векторiв UR→UL →UC → E.
|
C=C1 |
C=C2 |
C=C1&C2 |
Електрична схема |
3.3. За допомогою трикутника напруг розрахувати напруги U R та UX, вiдповiдаючi активнiй R та реактивнiй X складовим iмпедансу вiдповiдного елемента, або їх комбiнацiї. Результати занести до таблицi.
3.4. Розрахувати струм кола I. Результат занести до таблицi.
3.5. Розрахувати модуль iмпедансу |Z|, активну R i реактивну X складовi iмпедансу елементiв схеми та їх комбiнацiй. Результати занести до таблицi.
Таблиця RLC
|
Елемент |
Напруга |
Струм I |
Iмпеданс |
||||
|
|U| |
UR |
UX |
|Z| |
R |
X |
||
|
R |
UR= |
R= |
0 |
||||
|
L |
UL= |
||||||
C |
UC= |
||||||
RL |
URL= |
||||||
LC |
ULC= |
||||||
RLC |
E= |
2.6. Порiвняти активнi i реактивнi складовi iмпедансу iндуктивностi L та ємностi С для таблиць RC, RL, RLC
Узагальненi параметри елементiв електричного кола
|
R= |
|
|
L= |
RL= |
|
C= |
RC= |
Векторнi дiаграмми напруг i струмiв
Лабораторна робота № 8
Тема: Дослiдження трансформатора.
Мета: Визначити спiввiдношення напруг, струмiв та опорiв для первинної та
вторинної обмоток трансформатора. Дослiдити фазовi дiаграми струму i напруг обмоток трансформатора за умов холостого ходу i навантаження. Побудувати векторнi дiаграми напруг i струмiв Дослiдити вплив активного опору обмоток на вихiднi параметри трансформатора.
Обладнання: Стенд з трансформатором та опорами, мультиметр,
блок живлення змiнного струму. Для побудови креслень векторних дiаграм додатково потрiбен циркуль.
На малюнку наведено схему стенда для дослiдження трансформатора. Стенд побудовано таким чином, що за допомогою перемичок X1, X2 можна змiнювати обмотку пiд’єднання джерела ЕРС E та обмотку навантаження.
На малюнку наведено приклад, коли до джерела ЕРС пiд’єднано обмотку N1, а навантаження пiд’єднано до обмотки N2.
Методикою виконання роботи не передбачається безпосереднiй вимiр змiнних струмiв. Струми розраховуються за падiнням напруги на опорах R10, R11, R20, R21.
Робота може виконуватися одним з варiантiв пiд’єднання первинної обмотки N до джерела ЕРС згiдно завдання.
|
Варiант |
Первинна обмотка (до джерела ЕРС) |
Вторинна обмотка (до навнтаження) |
|
N1/N2 |
N1 Пермичка X1: точки 10-11, або 10-12 |
N2 Пермичка X2: точки 21-24, або вiдсутня |
|
N2/N1 |
N2 Пермичка X2: точки 20-21, або 20-22 |
N1 Пермичка X1: точки 11-14, або вiдсутня |
Далi по тексту завдання елементи схеми, контрольнi точки вимирiв i точки пiд’єднання перемичок наводиться для варiанту N1/N2 (для варiанту N2/N1- у скобках).
1. Занотувати значення опорiв
|
R10 |
R11 |
R20 |
R21 |
2. Вимiряти опори обмоток N1 – r1, та N2 – r2. Результати вимирiв занотувати
Увага! Вимiри опорiв обмоток треба виконувати за умов вiд’єднанного блока
живлення i вiд’єднанного навантаження (перемички X1, X2 вiдсутнi)
|
Обмотка |
Кiлькiсть виткiв n |
Внутрiшнiй опiр r |
|
N1 |
n1=2000 |
rN1= |
|
N2 |
n2=250+250+300=800 |
rN2= |
3. Дослiдження трансформатора у режимi холостого ходу.
3.1. Пiд’єднати первинну обмотку трансформатора N1 (N2) перемичкою X1 (X2) до джерела ЕРС через опiр R11 (R21). Позначення у скобках вiдносяться до варiанту N2/N1. З’єднати перемичкою точки 10-12 (20-22). Вторинну обмотку залишити не навантаженою, тобто пермичку з iншої обмотки удалити.
3.2. Пiд’єднати блок живлення.
3.3. Вимiряти напругу джерела ЕРС - E – точки 10-14 (20-24); падiння напруги UR на опорi R11 (R21) – точки 10-13 (20-23); напругу UN1 на первиннiй обмотцi N1 (N2) – точки 13-14 (23-24).
Вимiряти напругу UN2 на вториннiй обмотцi N2 (N1) – точки 23-24 (13-14).
Вимiряти рiзницю напруг ∆UN мiж первинною та вторинною обмотками – точки 13-23 (23-13). Результати занести до таблицi UI “Режим холостого ходу”.
4. Дослiдження трансформатора у режимi навантаження.
4.1. Пiд’єднати первинну обмотку трансформатора N1 (N2) перемичкою X1 (X2) до джерела ЕРС через опiр R10 (R20). З’єднати перемичкою точки 10-11 (20-21). До вторинної обмотки пiд’єднати навантаження опору R20 (R10), тобто пермичкою з’єднати точки 21-24 (11-14).
3.2. Пiд’єднати блок живлення.
3.3. Вимiряти напругу джерела ЕРС - E – точки 10-14 (20-24); падiння напруги UR1 на опорi R10 (R20) – точки 10-13 (20-23); напругу UN1 на первиннiй обмотцi N1 (N2) – точки 13-14 (23-24).
Вимiряти напругу UN2 на вториннiй обмотцi N2 (N1) – точки 23-24 (13-14), що одночасно дорiвнює падiнню напруги UR2 на опорi навнтаження R20 (R10).
Вимiряти рiзницю напруг ∆UN мiж первинною та вторинною обмотками – точки 13-23 (23-13). Результати занести до таблицi UI “Режим навантаження”.
Таблиця UI
|
Режим холостого ходу |
||||||
|
Первинне коло |
Вторинне коло |
|||||
|
E |
UR1 |
UN1 |
I1 |
UN2 |
I2 |
∆UN |
|
Режим навантаження |
||||||
|
Первинне коло |
Вторинне коло |
|||||
|
E |
UR1 |
UN1 |
I1 |
UN2 |
I2 |
∆UN |
Обробка результатiв
1. Розрахувати струми первинної - I1 та вторинної - I2 обмоток для кожного з режимiв. Навести формули розрахунку
I1= ; I2= ;
Результати занести до таблицi UI.
2. Розрахувати коефiцiент трансформацiї напруг KU12 для режиму холостого ходу
KU12 = UN1/ UN2. Результати занести до таблицi K.
3. Розрахувати коефiцiент трансформацiї струму KI12 для режиму навантаження
KI12 = I1/ I2. Результати занести до таблицi K.
4. Порiвняти отриманi коефiцiенти трансформацiї напруг KU12, KI12 з теоретичними значеннями розрахованими за вiдношенням кiлькостi виткiв первинної N1 та вторинної N2 обмоток. Навести формули розрахунку.
KU12 = ; KI12 = ;
Результати занести до таблицi K.
Таблиця K
|
Вимiри |
Розрахунок |
|
|
KU12 |
||
|
KI12 |
5. Розрахувати напругу вторинної обмотки трансформатора у режимi навантаження враховуючи падiння напруги на внутрiшнiх опорах первинної r1:
r1= rN1 (r1= rN2) та вторинної r2: r2= rN2 (r2= rN1) обмоток. Обчислення виконати для випадку вiдсутностi зсуву фаз мiж струмами i напругами.
UN2 = (UN1- ∆U1)/KU12 – ∆U2; ∆U1=I1∙r1; ∆U2=I2∙r2
Результати розрахункiв занести до наведеної далi таблицi
|
UN1 |
I1 |
∆U1 |
(UN1- ∆U1) |
I2 |
∆U2 |
UN2 |
|
|
KU12 |
Розрахунок |
Вимiр |
|||||
6. Побудувати векторнi дiаграми струмiв i напруг первинного i вторинного кола трансформатора для режимiв холостого ходу i режиму навантаження за наведеним на малюнку прикладом.
6.1. Побудувати вектори I1, E, UR1, UN1 для первинної обмотки; UN2 для вторинної обмотки; рiзницю напруг ∆UN.
6.2. Оцiнити зсув фаз мiж струмом i напругою первинної обмотки; зсув фаз мiж напругами первинної i вторинної обмотки.
7. Порiвняти зсув фаз напруги до струму первинної обмотки для режиму холостого ходу з режимом навантаження.
Векторнi дiаграмми напруг i струмiв
Лабораторна робота № 5.1
Тема: Дослiдження бiполярного транзистора
Мета: Отримати вхiдну та вихiдну вольт-амперну характеристику (ВАХ)
бiполярного транзистора. За окремим завданням, обчислити графiчним методом схему зi спiльний колектором.
Обладнання: Стенд з двома регульованими напругами, опори, тразiстор,
мультиметр, блок живлення постiйного струму.
Для розрахунку параметрiв схем для рiзних включень транзiстору – спiльний емiтер, спiльний колектором, спiльна база, використовуються сукупностi ВАХ вхiдних та вихiдних характеристик:
Для зменшення обсягу вимiрiв, та прискорення роботи струми Ib, Ic вимiрються не безпосередньо, а обчислюються за вiдомими значеннями опорiв Rb, Rc i вимiряними значеннями падiння напруг URb, URb.
Зiбрати схему згiдно малюнка.
Для дослiжуємого бiполярного транзистору КТ961А npn-типу з коефiцiентом пiдсилення у дiапазонi 10-100, доцiльно використовувати такi значення опорiв:
Rb =20KΩ; Rc =1KΩ; Re =0 (перемичка).
Занотувати значення опорiв для дослiджуємої схеми
Rb = ; Rc = ; Re = .
Змiннi опори (на схемi не показано) у гiлках кола бази та колектора дозволяють мiняти вiдповiднi напруги джерел Eb i Ec.
Вставити транзистор у панельку вiдповiдно його цокольовцi. Для КТ961А призначення виводiв –e, c, b (поверхня з маркировкою спереду, виводи донизу).
Виставити змiннi опори у положення з мiнiмальними напругами – крайнє положення проти годинникової стрiлки.
Пiдключити блок живлення.
Виставити потрiбний струм бази Ib i вимiряти залежнiсть струму колектора Ic вiд напруги колектор- емiтер Uce для цього значення струму бази.
Доцiльно виконати вимiри для 5-6 значень Ib вiд мiнiмального (Ib =0) до максимального значення.
Потрiбне значення струму задається напругою Eb за допомогою вiдповiдного змiнного опору. Пiд час вимiрiв треба контролювати, щоб заданий струм бази (напруга на опорi URb) залишався незмiнним.
Занотувати значення URb до вiдповiдного стовбчика таблицi.
Вимip залежнiсть струму колектора Ic вiд напруги колектор- емiтер Uce.
5.1.Виставити потрiбну напругу колектор- емiтер Uce i вимiряти напругу на опорi URc. Зробити декiлька вимiрiв (бiля 10) для рiзних значень напруг вiд мiнiмального (Uce =0) до максимального значення. Потрiбне значення напруги задається напругою Ec за допомогою вiдповiдного змiнного опору.
5.2.Вимiряти значення напруг Uce, URc, Ube. Занести результати вимiрiв до таблицi
6. Повторити вимiри згiдно п.п.5 для iншого значення струму бази.
|
Ib= URb= |
Ib= URb= |
Ib= URb= |
|||||||||
|
Uce |
URc |
Ic |
Ube |
Uce |
URc |
Ic |
Ube |
Uce |
URc |
Ic |
Ube |
|
Ib= URb= |
Ib= URb= |
Ib= URb= |
|||||||||
|
Uce |
URc |
Ic |
Ube |
Uce |
URc |
Ic |
Ube |
Uce |
URc |
Ic |
Ube |
Обробка результатiв вимiрiв.
1. Розрахувати значення струмiв Ib, Ic за напругами та значеннями опорiв. Навести формули розрахунку:
Ib= Ic=
Занести вiдповiднi значення струмiв до таблицi.
2. Побудувати графiки залежностi струму колектора Ic вiд напруги колектор-емiтер Uce для рiзних значень струму бази Ib.
3. За особим завданням побудувати графiки залежностi струму бази Ib вiд напруги база-емiтер Ube для рiзних значень напруги колектор-емiтер Uce.
4. За наведеним прикладом, графiчним методом обчислити влючення транзистора за схемою iз спiльним емiтером. А саме, побудувати залежнiсть напруги на колекторi Uce для максимальної з напруг Ec для опору навантаження колектору Rc, що використовувався при попереднiх вимiрах .
Розрахунок схеми графiчним методом
5. Порiвняти розраховану залежнiсть Uce вiд Ib з вимiряними значеннями для максимальних значень Ec
Лабораторна робота № 5.0
Тема: Дослiдження поведiнки транзистора у поширених схемах включення
Мета: Отримати характеристики пiдсилення тразистора у схемi зi спiльним
емiтером i cпiльним колектором.
Обладнання: Стенд з двома регульованими напругами, опори, транзiстор,
мультиметр, блок живлення постiйного струму.
Транзисор є найпростiшим пiдсилючим пристроєм. Дiя транзистора як пiдсилювача грунтується на тому, що струми колектору Ic i емiтеру Ie у багато разi перевищують струм бази Ib Невеликi змiни струму бази приводять до значних змiн струмiв емiтера i колектора. За ходом роботи треба вимiряти струми Ib, Ic, Ic. Для зменшення обсягу вимiрiв, та прискорення виконання роботи, струми Ib, Ic , Ic вимiрються не безпосередньо, а обчислюються за вiдомими значеннями опорiв Rb, Rc, Re i вимiряними значеннями падiння напруг URb, URc, URe.
Схема зi спiльним емiтером.
Ця схема використовується для пiдсилення напруг.Навантаження пiд’єднується до колектору транзистора. Особливiстью схеми є низький вхiдний опiр.
Зiбрати схему згiдно малюнка.
Для дослiжуємого бiполярного транзистору КТ961А npn-типу з коефiцiентом пiдсилення у дiапазонi 10-100, доцiльно використовувати такi значення опорiв:
Rb =20KΩ; Rc =1KΩ; Re =0 (перемичка).
Занотувати значення опорiв для дослiджуємої схеми
Rb = ; Rc = ; Re = .
Змiннi опори (на схемi не показано) у гiлках кола бази та колектора дозволяють мiняти вiдповiднi напруги джерел Eb i Ec.
Вставити транзистор у панельку вiдповiдно його цокольовцi. Для КТ961А призначення виводiв –e, c, b (поверхня з маркировкою спереду, виводи донизу).
Виставити змiним опором джерела бази Eb мiнiмальну напругу, якiй вiдповiдає крайнє положення регулятора проти годинникової стрiлки.
Пiдключити блок живлення.
Виставити змiним опором джерела колектору напругу Ec згiдно завдання. Занотувати значення Ec
Ec=
Вимiряти залежнiсть струму колектора Ic вiд струму бази Ib
Доцiльно виконати 10-11 вимирiв для рiзних Ib вiд мiнiмального (Ib =0, URb=0) до максимального значення. Струми Ib, Ic можна безпосередньо не вимiрювати, а орiєнтуватись на наруги на вiдповiдних опорах.
6.1. Виставити потрiбне значення наруги URb, що вiдповiдає струму Ib за допомогою вiдповiдного змiнного опору джерела Eb.
Занести значення Eb i URb до таблицi.
6.2.Вимiряти напруги URc на опорi колектору Rc i напругу мiж колектором та емiтером транзистора Uce.
Занести результати вимирiв URc, Uce до таблицi.
Схема зi спiльним колектором
Ця схема використовується для пiдсилення струмiв. Навантаження пiд’єднується до емiтеру транзистора.Особливiстью схеми є високий вхiдний опiр.
Зiбрати схему згiдно малюнка. Але, на вiдмiну вiд схеми зi спiльним емiтером, опiр навантаження пiд’єднується до емiтеру.
Доцiльно використовувати такi значення опорiв:
Rb =20KΩ; Rc =0 (перемичка); Re =1KΩ.
Занотувати значення опорiв для дослiджуємої схеми
Rb = ; Rc = ; Re =
2-5. Виконати послiдовнiсть п.п.2-5 для схеми зi спiльним емiтером.
6. Вимiряти залежнiсть струму емiтеру Ie вiд струму бази Ib
Доцiльно виконати 10-11 вимирiв для рiзних Ib вiд мiнiмального (Ib =0, URb=0) до максимального значення. Струми Ib, Ie можна безпосередньо не вимiрювати, а орiєнтуватись на наруги на вiдповiдних опорах.
6.1. Виставити потрiбне значення наруги URb, що вiдповiдає струму Ib за допомогою вiдповiдного змiнного опору джерела Eb.
Занести значення Eb i URb до таблицi.
6.2.Вимiряти напруги URe на опорi емiтеру Re
Занести результати вимирiв URe до таблицi.
|
Спiльний емiтер |
Спiльний колектор |
||||||||||
|
Eb |
URb |
Uce |
URc |
Ib |
Ic |
Eb |
URb |
Uce |
URe |
Ib |
Ie |
Обробка результатiв вимiрiв.
Схема зi спiльним емiтером
1. Розрахувати значення струмiв Ib, Ic за напругами та значеннями опорiв. Навести формули розрахунку:
Ib= Ic=
Занести вiдповiднi значення струмiв до таблицi.
2. Побудувати графiк залежностi напруги навантаження URc i напруги колектор-емiтер Uce вiд напруги джерела бази Eb.
3. Побудувати на тому ж графiку графiк залежностi струму колектора Ic вiд струму бази Ib (доцiльно використати iнший масштаб та iншi позначення i колiр).
4. Визначити максимальне значення коефiцiента пiдсилення струму h=ΔIc / ΔIb
hmax=
5. За окремим завданням розрахувати коефiцiент пiдсилення напруги цiєї схеми
K= ΔURc / ΔEb для випадку, коли опiр навантаження Rc=1KΩ, i опiр бази Rb=1KΩ
K=
Схема зi спiльним колектором
1. Розрахувати значення струмiв Ib, Ie за напругами та значеннями опорiв. Навести формули розрахунку:
Ib= Ie=
Занести вiдповiднi значення струмiв до таблицi.
2. Побудувати графiк залежностi напруги навантаження URe i напруги колектор-емiтер Uce вiд напруги джерела бази Eb.
3. Побудувати на тому ж графiку графiк залежностi струму емiтеру Ie вiд струму бази Ib (доцiльно використати iнший масштаб та iншi позначення i колiр).
4. Визначити максимальне значення коефiцiента пiдсилення струму h=ΔIe / ΔIb
hmax=
5. Пояснити, чому ця схема iнакше називається схемою емiтерного повторювача?
Лабораторна робота № 5.2
Тема: Дослiдження поведiнки транзистора у поширених схемах включення
Мета: Отримати характеристики пiдсилення тразистора у схемi зi спiльним
емiтером.
Обладнання: Стенд з двома регульованими напругами, опори, транзiстор,
мультиметр, блок живлення постiйного струму.
Транзистор є найпростiшим пiдсилючим пристроєм. Дiя транзистора як пiдсилювача грунтується на тому, що струми колектору Ic i емiтеру Ie у багато разi перевищують струм бази Ib Невеликi змiни струму бази приводять до значних змiн струмiв емiтера i колектора. За ходом роботи треба вимiряти струми Ib, Ic, Ic. Для зменшення обсягу вимiрiв, та прискорення виконання роботи, струми Ib, Ic , Ic вимiрються не безпосередньо, а обчислюються за вiдомими значеннями опорiв Rb, Rc, Re i вимiряними значеннями падiння напруг URb, URc, URe.
Схема зi спiльним емiтером використовується для пiдсилення напруг.Навантаження пiд’єднується до колектору транзистора. Особливiстью схеми є низький вхiдний опiр.
Зiбрати схему згiдно малюнка.
Для дослiжуємого бiполярного транзистору КТ961А npn-типу з коефiцiентом пiдсилення у дiапазонi 10-100, доцiльно використовувати такi значення опорiв:
Rb =20KΩ; Rc =1KΩ; Re =0 (перемичка).
Занотувати значення опорiв для дослiджуємої схеми
Rb = ; Rc = ; Re = .
Змiннi опори (на схемi не показано) у гiлках кола бази та колектора дозволяють мiняти вiдповiднi напруги джерел Eb i Ec.
Вставити транзистор у панельку вiдповiдно його цокольовцi. Для КТ961А призначення виводiв –e, c, b (поверхня з маркировкою спереду, виводи донизу).
Виставити змiним опором джерела бази Eb мiнiмальну напругу, якiй вiдповiдає крайнє положення регулятора проти годинникової стрiлки.
Пiдключити блок живлення.
Виставити змiним опором джерела колектору напругу Ec згiдно завдання. Занотувати значення Ec
Ec=
Вимiряти залежнiсть струму колектора Ic вiд струму бази Ib
Доцiльно виконати 10-11 вимирiв для рiзних Ib вiд мiнiмального (Ib =0, URb=0) до максимального значення. Струми Ib, Ic можна безпосередньо не вимiрювати, а орiєнтуватись на наруги на вiдповiдних опорах.
6.1. Виставити потрiбне значення наруги URb, що вiдповiдає струму Ib за допомогою вiдповiдного змiнного опору джерела Eb.
Занести значення Eb i URb до таблицi.
6.2.Вимiряти напруги URc на опорi колектору Rc i напругу мiж колектором та емiтером транзистора Uce, напругу мiж базою та емiтером транзистора Ube
Занести результати вимирiв URe, Uce,Ube до таблицi.
|
Eb |
Ube |
URb |
Uce |
URc |
Ib |
Ic |
Обробка результатiв вимiрiв.
1. Розрахувати значення струмiв Ib, Ic за напругами та значеннями опорiв. Навести формули розрахунку:
Ib= Ic=
Занести вiдповiднi значення струмiв до таблицi.
2. Побудувати графiк залежностi напруги навантаження URc i напруги колектор-емiтер Uce вiд напруги джерела бази Eb.
3. Побудувати на тому ж графiку графiк залежностi струму колектора Ic вiд струму бази Ib (доцiльно використати iнший масштаб та iншi позначення i колiр).
4. Визначити максимальне значення коефiцiента пiдсилення струму h=ΔIc / ΔIb
hmax=
5. За окремим завданням розрахувати коефiцiент пiдсилення напруги цiєї схеми
K= ΔURc / ΔEb для випадку, коли опiр навантаження Rc=1KΩ, i опiр бази Rb=1KΩ
K=
Лабораторна робота № 5.3
Тема: Дослiдження поведiнки транзистора у поширених схемах включення
Мета: Отримати характеристики пiдсилення тразистора у схемi зi спiльним
колектором.
Обладнання: Стенд з двома регульованими напругами, опори, транзiстор,
мультиметр, блок живлення постiйного струму.
Транзистор є найпростiшим пiдсилючим пристроєм. Дiя транзистора як пiдсилювача грунтується на тому, що струми колектору Ic i емiтеру Ie у багато разi перевищують струм бази Ib Невеликi змiни струму бази приводять до значних змiн струмiв емiтера i колектора. За ходом роботи треба вимiряти струми Ib, Ic, Ic. Для зменшення обсягу вимiрiв, та прискорення виконання роботи, струми Ib, Ic , Ic вимiрються не безпосередньо, а обчислюються за вiдомими значеннями опорiв Rb, Rc, Re i вимiряними значеннями падiння напруг URb, URc, URe.
Схема зi спiльним колектором для пiдсилення струмiв. Навантаження пiд’єднується до емiтеру транзистора.Особливiстью схеми є високий вхiдний опiр.
Зiбрати схему згiдно малюнка.
Для дослiжуємого бiполярного транзистору КТ961А npn-типу з коефiцiентом пiдсилення у дiапазонi 10-100, доцiльно використовувати такi значення опорiв:
Доцiльно використовувати такi значення опорiв:
Rb =20KΩ; Rc =0 (перемичка); Re =1KΩ.
Занотувати значення опорiв для дослiджуємої схеми
Rb = ; Rc = ; Re = .
Змiннi опори (на схемi не показано) у гiлках кола бази та колектора дозволяють мiняти вiдповiднi напруги джерел Eb i Ec.
Вставити транзистор у панельку вiдповiдно його цокольовцi. Для КТ961А призначення виводiв –e, c, b (поверхня з маркировкою спереду, виводи донизу).
Виставити змiним опором джерела бази Eb мiнiмальну напругу, якiй вiдповiдає крайнє положення регулятора проти годинникової стрiлки.
Пiдключити блок живлення.
Виставити змiним опором джерела колектору напругу Ec згiдно завдання. Занотувати значення Ec
Ec=
Вимiряти залежнiсть струму колектора Ie вiд струму бази Ib
Доцiльно виконати 10-11 вимирiв для рiзних Ib вiд мiнiмального (Ib =0, URb=0) до максимального значення. Струми Ib, Ie можна безпосередньо не вимiрювати, а орiєнтуватись на наруги на вiдповiдних опорах.
6.1. Виставити потрiбне значення наруги URb, що вiдповiдає струму Ib за допомогою вiдповiдного змiнного опору джерела Eb.
Занести значення Eb i URb до таблицi.
6.2.Вимiряти напруги URe на опорi колектору Rc i напругу мiж колектором та емiтером транзистора Uce, напругу мiж базою та емiтером транзистора Ube
Занести результати вимирiв URc, Uce,Ube до таблицi.
|
Eb |
Ube |
URb |
Uce |
URe |
Ib |
Ie |
Обробка результатiв вимiрiв.
1. Розрахувати значення струмiв Ib, Ie за напругами та значеннями опорiв. Навести формули розрахунку:
Ib= Ie=
Занести вiдповiднi значення струмiв до таблицi.
2. Побудувати графiк залежностi напруги навантаження URe i напруги колектор-емiтер Uce вiд напруги джерела бази Eb.
3. Побудувати на тому ж графiку графiк залежностi струму колектора Ie вiд струму бази Ib (доцiльно використати iнший масштаб та iншi позначення i колiр).
4. Визначити максимальне значення коефiцiента пiдсилення струму h=ΔIe / ΔIb
hmax=
5. Пояснити, чому ця схема iнакше називається схемою емiтерного повторювача?
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1