Исследование электрического состояния цепи с пассивными приемниками при различных способах их соединения

Федеральное агентство  по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

 

"Сибирский государственный  технологический университет"

 

Кафедра электротехники.

 

 

 

 

 

Расчетно графическая работа

 

цепи переменного тока. метод  суперпозиций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель:

________Ельдештейн Ю.М

(подпись)

___________________

(оценка, дата ) 

 

Разработал:

Студент группы 62-4

_____________Браилко Е.Е. 

                           

(подпись)

___________________

(дата) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛАОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Исследование  электрического состояния цепи с пассивными  
приемниками при различных способах их соединения.

Цель работы:

На основании закона Ома и законов Кирхгофа исследовать  распределение токов и напряжений в цепи с последовательным, параллельным и смешанным соединением проводников; ознакомиться с распределением и балансом мощности в каждой из таких цепей.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1. Ознакомиться  с приборами, необходимыми для  исследования схем согласно рис 1, 3,4,5 и запасать их данные в табл.1.

                                                                                                                                                                    Таблица 1

№/№	Наименование	Система	Класс точности	Пределы измерения	Обозначения в схеме	Количество
1	Амперметр		0,5	1А		4
2	Вольтметр		0,5	150В		1

 

2. Произвести исследования цепи с последовательным соединением приемников.

Для этого необходимо:  
а) Собрать схему из трех последовательно соединенных резисторов:

 

 

 

 

 

(рис.1). 

Для измерения напряжения к каждому резистору присоединен многопредельный вольтметр.

 б) Установить с помощью кнопочного переключателя требуемый предел измерения на каждом приборе согласно схеме (рис. 1), откорректировать стрелочные указатели на нулевую отметку шкалы, определить цену деления каждого прибора.

в) Предъявить собранную схему для проверки и получить разрешение на ее включение под напряжение.

г) Включать собранную схему в сеть (U=12О В) и произвести измерения тока и напряжений на всех участках схемы для различных сопротивлений ламповых реостатов согласно таблице вариантов 2.

                                                                                                                 Таблица 2

Номер варианта	Количество включенных ламп
	Первый реостат	Второй реостат	Третий реостат
1 2	15 20	15 15	15 12

д) Определить расчетом для каждого варианта сопротивления реостатов R₁, R₂, R₃, общее сопротивление цепи R₀.  
        R₁ = U₁/I (Ом)

        R₂ = U₂/I (Ом)

        R₃ =U₃/I (Ом)

 
е) Убедится, что при последовательном соединении приемников  
       R₀= R₁+R₂ +R₃

       U = U₁ + U₂ + U₃ и

       U₁  : U₂  : U₃ = R₁ : R₂ : R₃

 
ж) Рассчитать входную мощность цепи Р_о и мощности, потребляемые лампочками каждого реостата Р₁, Р₂, Р₃. 
       Р₀ = U*I = R₀*I²

Р₁ = U₁ *I = R₁ *I²

Р₃ = U₃ *I = R₃ *I²

 

з) Рассчитать суммарную мощность потребителей и убедиться в балансе вырабатываемой и потребляемой мощностей  
         Р = Р₁ + Р₂ + Р₃            

       Р₀= Р       

Результаты вычислений завести в таблицу 3.   

 

                                  Таблица 3

Uдш   №	Измерения					Вычисления
	I A	U B	U1 B	U2 B	U3 B	R0 Oм	R1 Oм	R2 Oм	R3 Oм	∑R Oм	∑U B	P0 Вт	P1 Вт	P2 Вт	P3 Вт	∑P Вт
1	2.67	120	40	40	40	45	15	15	15	45	120	321	107	107	107	321
2	2.55	120	51.06	38.3	30.64	47	20	15	12	47	120	306	130	98	78	306

 

3) исследовать параллельное соединение приемников. Для этого:

 
а) Собрать схему из трех параллельно соединенных резисторов согласно рис.2.

 

 

 

 

 

(рис.2)

б) Установить требуемые измерения на приборах и определить цену деления каждого, стрелочные указатели поставить на нулевую отметку шкалы.

 
в) После проверки собранной схемы преподавателем или лаборантом включить ее в сеть (U =120 В). Измерить сопротивление на всех участках цепи и токи во всех ветвях схемы для каждого варианта (табл. 2).

 
г) Рассчитать величину напряжения каждого резистора

I=U*R

I₁=U₁*R₁

I₂=U₂*R₂

I₃=U₃*R₃

 
д) Убедиться, что при параллельном соединении  
       I = I₁ + I₂ + I₃

 
е) Подсчитать входную мощность и мощности, потребляемые лампами каждого резистора. Убедиться в балансе мощности.  
        Р₀ = U*I₀

Р₁ = U* I₁

Р₂ = U*I₂

Р₃ = U*I₃

Р₀ = Р₁ + Р₂ + Р₃. 
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 4.     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4

Uдш     №	Измерения					Вычисления
	U В	I А	I1 А	I2 А	I3 А	R0 Oм	R1 Oм	R2 Oм	R3 Oм	∑R Oм	∑I A	P0    Вт	P1 Вт	P2 Вт	P3  Вт	∑P Вт
1	120	36	12	12	12	30	10	10	10	30	36	4320	1440	1440	1440	4320
2	120	24.8	12	8	4.8	50	10	15	25	50	24.8	2976	1440	960	576	2976

 

4. Исследовать смешанное соединение приемников. Для этого:

 
а) Собрать схему согласно рис. 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                    

(рис.3).

б) После проверки собранной схемы преподавателем или лаборантом включить ее в сеть (U = 127 В). Измерить напряжения на всех участках цепи и токи во всех ветвях для каждого варианта (табл. 2).

 
в) Замкнуть накоротко резистор R₁, включенный последовательно, и повторить измерение токов и напряжений для одного из вариантов, указанных в таблице 2.

 

г) Снять проводник, замыкающий, последовательно включенный резистор, и замкнуть им накоротко параллельный участок. Измерить токи и напряжения для одного из вариантов, указанных в таблице 2.

  
д) Определить расчетом для каждого варианта:  
   - сопротивления резисторов  
           R₁ = U₁ / I₁ Ом; 

    R₂ = U₂₃ / I₂ Ом; 

    R₃ = U₂₃ / I₃ Ом.   
   - эквивалентное сопротивление участка А-Б

R₂₃ = R₂*R₃ / (R₂ + R₃) 
   - общее сопротивление цепи  
             R₀ = U / I

 
е) Убедиться, что в данной схеме  
            R₀ = R₁ + R₂₃ = R_э  
           I₁ = I₂ + I₃

            I₂ / I₃ = R₃ / R₂

 
ж) Подсчитать входную мощность и мощности, потребляемые лампами каждого реостата. Убедиться в балансе мощностей.  
         Р₀ = U I₁ = R₀ I₁²; 
         Р₁ = U₁ I₁ = R₁ I₁²; 
         Р₂ = U₂₃ I₂ = R₂ I₂²;  
         Р₃ = U₂₃ I₃ = R₃ I₃²; 
         Р₀=Р₁+Р₂+Р₃ или Р_r = Р_н.  
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 5.  
                                              

Таблица 5

Uдш       №/№	Измерения						Вычисления
	I1 А	I2 А	I3 А	U0 В	U1 В	U23 В	R0 Ом	R1 Ом	R2 Ом	R3 Ом	R23 Ом	I2+I3 А	P0 Вт	P1 Вт	P2 Вт	P3 Вт	∑P Вт
1 2	8.47 5.86	4.23 1.95	4.23 3.91	127 127	84.67 87.92	42.33 39.08	15 21.67	10 15	10 20	10 10	5  6.67	8.47 5.86	1076 744	718 515	179 76	179 153	1076 744

5. Особенности  последовательного, параллельного  и смешанного соединений.

При последовательном соединении ток, проходящий через приемники, имеет  одинаковое значение, а напряжения разные.

 

При параллельном соединении токи, проходящие через приемники, имеют разные значения, а напряжения - одно.