1 Зертханалық жұмыс 1 Кедергілер шамасын анықтап, вольтметрлік сипаттамаларды салу



жүктеу 0.51 Mb.
бет1/4
Дата17.06.2016
өлшемі0.51 Mb.
  1   2   3   4


Алғы сөз
«Электротехника және электроника» курсын оқыған кезде, зертханалық сабақтар, теориялық білімді қалыптастырудың негізгі түрі болып саналады. Бұл сабақтарда, студенттер электрлік тізбектердің әр түрлі режимдерін эксперименталды түрде зерттеп, кейбір теориялық ережелердің әділеттілігін тексереді.

Зертханадағы оқу үрдісін үш этапқа бөлуге болады:

- сәйкес келетін тақырыптың теориясын оқып, зертханалық жұмысқа дайындалу;

- экспериментті өткізіп, тәжірибелік мәндерді алі;

- эксперимент нәтижелерін есептеп, зертханалық жұмыстың есебін дайындау.


1 Зертханалық жұмыс
1.1 Кедергілер шамасын анықтап, вольтметрлік сипаттамаларды салу

Жұмыс мақсаты: кедергі шамасын анықтау бойынша тәжірибелер жүргізу.



1.2 Қысқаша теориялық мәліметтер

Вольтамперлік сипаттама деп кедергіден өтетін токтың, сол кедергідегі кернеуге тәуелділігін атайды. ВАС графикалық түрде бейнелегенде абцисса білігі бойынша кернеуді, ординат білігі бойынша токты салады.

ВАС түзу сызық болатын кедергілер сызықты кедергілер деп аталады, ал тек қана сызықты кедергілерден тұратын электрлік тізбектер сызықты электрлік тізбектер деп аталады.

ВАС түзу сызық болмайтын кедергілер сызықты емес кедергілер деп аталады, ал тек қана сызықты емес кедергілерден тұратын электрлік тізбектер сызықты емес электрлік тізбектер деп аталады.

ВАС бойынша, кернеу шамасын сәйкес келетін ток мәніне бөлгенде, кедергі шамасын анықтауға болады. Егер ВАС түзу сызық болса, онда кедергі шамасы барлық сипаттама бойынша бірдей болады, ал егер ВАС түзу сызық болмаса, онда кедергі шамасы барлық сипаттама бойынша әр түрлі болады. Электротехникада қолданылатын кедергілерді былай бөлуге болады: кіші (1 Ом-ға дейін), орташа (1 ден 100 000 Ом-ға дейін) және үлкен (100 000 Ом-нан жоғары).

а) б)



а – сызықты; б – сызықты емес

1.2 Сурет - Вольтамперлік сипаттамалар

Резистордың r кедергісін өлшеудің ең қарапайым жанама әдісі болып амперметр және вольтметр арқылы өлшеу әдісі болып саналады (кіші кедергілер үшін 1.3 а суреттегі сызба бойынша, ал орташа кедергілер үшін 1.3 б суретіндегі сызба бойынша).

Онда ізделулі кедергі



мұнда және - аспаптар көрсеткен мәндер.

а) б)

а) кіші кедергілерді өлшеу үшін; б) үлкен кедергілерді өлшеу үшін



1.3 Сурет - Кедергілерді амперметр және вольтметр арқылы өлшеу

сызбасы




1.3 а суреттегі сызба бойынша, кедергісі дәлірек мына формуламен есептеледі



Бірақ, вольтметр кедергісі кедергіден көбірек болғандықтан , онда амперметрмен өлшенетін ток шамамен кедергідегі токқа тең болады. IAIV деп қабылдап кедергісін мына формуламен анықтауға болады



; (1.1)

мұнда өлшеу қателігі 1% көп болмайды.

1.3 б суреттегі сызба бойынша, кедергісі дәлірек мына формуламен есептеледі

(1.2)

амперметр кедергісі кедергіден аз болғандықтан , онда вольтметр кернеуі шамамен кедергідегі кернеуге жақын болады және (1.1) формуламен анықталады.

шамасын амперметр және ваттметр немесе вольтметр және амперметр арқылы есептеуге болады (1.4 б сурет).

1.4 Сурет


1.4 суреттегі сызбалары бойынша кедергісі былай анықталады

,

.
1.3 Тапсырма

1.3.1 Тәжірибе жолымен сызықты және сызықты емес кедергілердің вольтамперлік сипаттамасын құру үшін керекті мәліметтерді анықтау керек.

1.3.2 Кедергісі бар тізбектің қуат шамасын, тогын және кернеуін анықтау керек.

1.3.3 Тәжірибенің берілгендері бойынша зерттелулі тізбектегі кедергі шамасын есептеу керек.


1.4 Жұмысты орындау бойынша нұсқаулар

1.4.1 «Тапсырма» бөлімінің 1 пунктін орындағанда 1.6 суретте көрсетілген сызбаны жинау керек. ретінде кедергілер жинағы пайдаланады. шамасын 200 Ом-нан кем қылмай орналастыру қажет. Токтың өлшеу шегі- 0,1А, тұрақты токтың кернеуі – 30 В. Сызба кірісіндегі кернеуді, 0 ден 30 В дейін өзгертіп, аспаптардың 5 пар көрсеткішін жазу керек. Сызықты емес кедергі ретінде сигналдық шам пайдаланады, бұл үшін сызбада, кедергілер жинағының орнына сигналды шамды қосу қажет.

1.4.2 Тапсырма бөлімінің 2 пунктін орындағанда 1.4 суреттегі сызбаны жинау керек. шамасын 200 Ом-нан кем қылмай орналастыру қажет. Токтың өлшеу шегі- 0,1А. Токты, сызба кірісіндегі кернеуді өзгерту арқылы қойып, токтың әр түрлі үш мәні үшін, аспаптардың көрсеткен мәндерін 1.2 кестеге жазу керек.





Резистор

Шам




U, B

I, мA

U, B

I, мA

1

2
4


5












1.1 Кесте

1.5 Сурет

1
.2 Кесте 1.3 Кесте

P, Вт













Резистор

Шам

I, A













U, B



















U, B













I, мA



















r, Ом













r, Ом



















ескертулер - r – есептелген мәндер
























1.4.3 1.4 суреттегі сызбаны жинау керек. шамасын 2 пунктегідей алу керек. Кернеудің өлшеу шегі – 30 В. Кернеудің әр түрлі 3 мәні кезінде, 1.2 кестесіне аспаптардың көрсетуін жазу керек.

1.4.4 1.1 кестесінде берілгендері бойынша бір суретте, резистор мен шамның вольтамперлік сипаттамаларын салу керек.

1.4.5 Вольтамперлік сипаттамалар бойынша 3 нүкте үшін резистор мен шамның кедергі шамасын есептеу керек. 1.3 кестесіне есептеулер нәтижесін жазу керек.


Бақылау сұрақтары

1. Сызықты (сызықты емес) деп қандай кедергілерді айтады?

2. Вольтамперлік сипаттама деп нені айтады?

3. Вольтамперлік сипаттама бойынша, кедергі шамасын қалай анықтауға болады?

4. Қуат белгілі болғанда, кедергі шамасын анықтайтын формуланы жаз.
2 Зертханалық жұмыс
2.1 Тұрақты токтың сызықты электрлік тізбектерін есептеу

Жұмыс мақсаты: эксперементті түрде Ом және Кирхгоф заңының дұрыстығына көз жеткізу және тұрақты ток тізбектерінің негізгі қатынастарын тексеру.


2.2 Қысқаша теориялық мәліметтер

Тұрақты токтың электр тізбектерін есептеудің барлық қазіргі жаңа әдістері Ом және Кирхгоф заңдарына негізделген.

Ом заңы қабылдағыштың (жүктеменің) r кедергісіндегі J тогы мен U кернеуі арасындағы байланысты орнатады

I = U / r (2.1)


ЭҚК бар тізбек бөлігі үшін (2.1 сурет) Ом заңы былай жазылады

(2.2)

E

r

I

Ur

b

с

а

2.1 Сурет

С нүктенің потенциалы а нүктесінің потенциалынан ЭҚК Е шамасына үлкен

С = а + Е (2.3)

Электр тізбегіндегі ток, потенциалы жоғары (с) нүктеден, потенциалы төмен нүктеге бағытталады (b) а  b . Сондықтан

с = b + rI (2.4)

немесе

Ur = rI = c - b



(2.3) және (2.4) - тен келесі шығады

а + Е= b + rI ,

одан (2.2) формуласы шығады.

Тармақталған электрлік тізбектерді есептегенде түйін, тармақ, контур деген түсініктер еңгізіледі.

Электр тізбегінің тармағы, тізбектеп қосылған ЭҚК энергия көздерінен және қабылдағыштардан (кедергілерден) тұратын бөлігі.

Тізбектің түйіні – үш немесе одан да көп тармақтардың қосылу жері.

Тізбектің контуры – бірнеше тармақтардан құрылған тізбектің тұйық бөлігі.

Кирхгофтың бірінші заңы электрлік сызбаның тармақтарына қолданылады және келесідей бейнеленеді: түйіндегі токтардың алгебралық қосындысы нөлге тең

 I = 0 (2.5)

(2.5) теңдеуіндегі токтардың бірдей таңбалары, қарастырылып жатқан түйін бойынша бірдей оң бағытқа ие токтарға алынады. Есептеу кезінде токтардың оң бағыттары ерікті алынады.

Кирхгофтың 2-ші заңы тізбектің контурларына қолданылады: кез келген контурда, осы контурға кіретін кедергілер кернеулерінің алгебралық қосындысы ЭҚК алгебралық қосындысына тең

 rI =  E (2.6)

немесе

 U =  E



(2.6) теңдеуінде ЭҚК және токтардың оң таңбалары, ерікті алынған контурдың айналу бағытына сәкес келетін оң бағытпен қабылданады.

Кирхгофтың бірінші заңы бойынша n теңдеу құрастырылады

n = y - 1 (2.7)

мұнда y – қарастырылып жатқан сызбадағы түйіндер саны.

Кирхгофтың екінші заңы бойынша m теңдеу құрастырылады

m = b - bi - n , (2.8)

мұнда b – сызбадағы тармақтардың саны;

bi –токтың энергия көзі бар тармақтардың саны.

2.2 суреттегі сызбаның токтарын есептеу үшін Кирхгофтың заңдары бойынша теңдеулер құрастырамыз.

2
r4



r1

3

2

.2 Сурет
2.2 суреттегі сызбада түйіндер саны 4-ке тең, тармақтар саны – 7, онда Кирхгофтың бірінші заңы бойынша 3 теңдеу, екінші заңы бойынша 3 теңдеу құрастырамыз

I1 - I2 - I3 = 0

J + I3 - I4 - I5 = 0

I4 + I5 - J - I6 = 0 (2.9)

(r1+ r2) I1 + r3 I2 = E

r4 I3 + r6 I4 + r5 I6 - r3 I2 = E3 - E2

r7 I5 - r6 I4 = E2

(2.9) теңдеулер жүйесінен ЭҚК, токтардың энергия көзінің тогы және сызбаның кедергілері белгілі болғанда, сызба тармақтарындағы токтарды есептеуге болады. Көбінесе 2 түйіннен тұратын сызбалар жиі кездеседі (2.3 сурет).





b

2.3 Сурет

Бұндай сызбаларды есетеу үшін екі түйін әдісі қолданылады, онда ізделулі шама ретінде екі түйін арасындағы Uab кернеуін қабылдайды. Ол келесі формуламен анықталады

(2.10)

мұнда - i –ші тармақтың өткізгіштігі;

Ri –сәйкес тармақтың кедергісі (мысалы , R1 = r1 + r2).


Сызбаның тармақтарындағы токтар келесі формулалармен есептеледі
; ; ;

2.3 Тапсырма

2.3.1 2.4 суреттегі сызба аспаптарының көрсеткен мәндерін анықтау. 2.1 кестесінде есептеу параметрлері көрсетілген.



2.4 Сурет



2.1 Кесте


Бригада нөмірі

Сызба

нөмірі


Е1,

В


Е2,

В


Е3,

В


r,

В


1

2

3



4

5

6



1

2

3



4

5

6



50

30

100



100

75

40



20

60

50



200

150


50

---

---


40

---


---

80


10

5

20



25

30

40


Тапсырманың 1 пунктін, аудиториядан тыс уақытта, зертханалық жұмысқа үйде дайындалғанда орындау керек.

2
r4

r1

d

.3.2 Амперметр көрсеткен токты, r3 кедергісінің әр түрлі үш мәні кезінде алу (2.5 сурет).


0


2.5 Сурет

2.3.3 0 нүктесінің потенциалын нөлге тең деп алып, 2 пунктегідей r3 кедергісінің сол мәндері кезінде, сызбаның көрсетілген a, b, c, d нүктелерінің потенциалдарын өлшеу керек.

2.3.4 2.3 пунктілерінің берілген мәліметтері бойынша Кирхгофтың бірінші және екінші заңдарының орындалуын тексеру.

2.3.5 2.3 пунктілерінің берілген мәліметтері бойынша, сызба элементтерінің кедергілерін есептеу.

2.3.6 2.3 пунктілерінің берілген мәндері бойынша r3 кедергісінің бір мәні кезінде, қуат тепе-теңдігін есептеу.

2.3.7 2.5 пунктілерінің берілген мәндері бойынша r3 кедергісінің бір мәні кезінде 2.5 суреттегі сызбаның ЭҚК бар контуры үшін потенциалды диаграмма салу.

2.3.8 2,5 суреттегі сызбаның екі түйіні арасындағы кернеуді есептеу және оны 3 пунктінің берілгендерімен салыстыру.
2.4 Жұмысты орындау бойынша нұсқаулар

2.4.1 Тапсырманың 2 пунктін орындағанда, r3 кедергісінің шамасы нөлден және шексіздіктен айрықша қойылады.

2.4.2. Тапсырманың 3 пунктін орындағанда нүкте потенциалдарының қарама - қарсылығын ескеріп, 2.2 кестесіне жазамыз. Өлшеулер мен есептеулер қортындысын 2,2 кестесіне еңгіземіз.

2.2 кестесі






өлшенген

есептелген




I1, A

I2, A

I3, A

a, B

b, B

c, B

d, B

U1, B

U2, B

U3, B

U4, B

U5, B

E,

B


r1, Ом

r2, Ом

r3, Ом

r4, Ом

r5, Ом

1

2

3


























































Бақылау сұрақтары

1. Кирхгоф заңдарын жазыңыздар, оларды тұрақты ток тізбектерін есептеу үшін қолдануын көрсетіңдер.

2. ЭҚҚ және резистор бар тізбек бөлігінің кернеуі қалай есептеледі?

3. Энергия көздері мен қабылдағыштардың қуаттары қалай есептеледі?

4. Потенциалды диаграмманың құрылу әдісін көрсет.
3 Зертханалық жұмыс
3.1 Айнымалы жүктемесі бар тұрақты тоқтың тармақталған тізбегі

Жұмыс мақсаты: Тұрақты тоқтың активті сызықты екі ұштығының кейбір тәртіптерін зерттеп және тәжірибелік, есептеу жолымен параметрлерін анықтау керек.


3.2 Тапсырма

3.2.1 a-b қысқыштары бойынша сызбаның жалпы кедергісін тап (аудиториядан тыс уақытта орындалады).






Топтың

r1

r2

r3

r4

r5

r6

нөмірі

Ом

1

10

8

10

4

10

5

2

5

10

8

10

7

10

3

5

3

3

4

4

6

4

20

15

20

30

15

10

5

4

5

3

2

6

6

6

50

20

30

40

40

10

7

20

100

80

20

40

30

8

6

8

5

10

3

6

9

30

40

20

30

10

50

1
ЭПП
0

8

3

2

5

4

6

11

3

10

20

5

6

8

12

4

6

10

5

10

5

Сызба нөмірі бригада нөміріне сәйкес келеді.

3.2.2 Тәжірибелік жолмен r2 кедергісінің шамасын 0 ден максимумға дейін өзгерте отырып, сызба (3.1 сурет) тармақтарындағы I1, I2, I3 токтарын және r2 кедергісіндегі кернеуді анықтау керек, графиктер салу мақсатында және екі ұштықтың параметрлерін анықтау үшін, электр тізбегін кернеу энергия көзінен қоректендіру керек.

3.2.3 Тәжірибелік жолмен сызба тармақтарындағы токтарды және r3 кедергісіндегі кернеуді келесі режимдерде анықтау керек:

- r3  0 болғанда;

- r3 = 0 болғанда;

- r3 =  болғанда.

3.2.4 Алынған шамалар бойынша токтар мен кернеудің графикалық тәуелділіктерін құру.




3.3 Жұмысты орындау бойынша нұсқаулар

3.3.1 3.1 суретінде көрсетілген электрлік сызбаны жинау.


1

r7

r4

r1


3.1 Сурет

r2 ретінде жылжымалы реостат пайдаланылады.

r2 кедергісінің шамасын нөлден максимумға дейін өзгерту арқылы, аспаптың 4 -5 көрсеткен мәнін жазып алу.

3.1 кестесіне өлшеу қортындыларын жазу.

3.1 кесте


Жұмыс

Аспаптардың көрсеткен мәндері

Есептелген мәндер

Ескерту

режимі

I1, мА

I2, мА

I3, мА

U12, В

r2, Ом

Р2, Вт

лер

r2 = 0

r2  0

r2  0

r2  0

r2  0

r2 =









ЭҚК энергия көзінен

r3  0

r3 = 0

r3 = 








қоректенетін тізбек

3.3.2 r3 кедергісіне вольтметрді қосып (2.3 нүктелері, 3.1 суретті қара), I1, I2, I3, U3 шамаларын r3  0 , r3 = 0 , r3 =  кезінде өлшеу керек.

Жұмыс қортындыларын жазғанда мыналар керек:

- активті екі ұштықтың параметрлерін анықта rкір және Uбж = Eбг;

- I1-ді I3 -тен және I1 - ді I2 – ден тәуелділіктерін көрсететін сызықты теңдеуге a және b коэффициенттерін анықтау керек. Бұл үшін аталған токтардың екі пар мәндерін келесі теңдеулерге қою керек, сондықтан

I1 = a + b I3 , I1 = c + d I2 ;

- 1 тәжірибенің берілген мәндерімен масштабта графикалық тәуелділіктер салу

U12 (I2) , I3 (I1) , I2 (r2) , P2 (I2) , мұнда r2 = U12 / I2, P2= U12 I2 = I22 r2 ;

- 1 тәжірибенің берілген мәндерін қолданып q12, q22 өткізгіштіктерін келесі формулалармен есептеу керек

q22 = I2 / U12 , q12 = I1 / U12 ;

- формула бойынша қуаттың максимал шамасын есептеп және P2(I2) графикалық тәуелділіктегі қуатпен салыстыру;

- r3 (r3 = ) кедергісі бар тармақтың ажыратылған кезінде 2.3 нүктелері арасындағы кернеуді анықта (3.1 суретті қара), 2 тәжірибеде берілгендермен салыстыр;

- 3 тәжірибеде берілгендері бойынша екі ұштықтың rкір , U12 бж , P2max параметрлерін анықтау.

Бақылау сұрақтары

1. Қандай қоректендіру көздері ток немесе ЭҚК энергия көздері деп аталады?

2. Күрделі электрлік тізбектерде нақты тармақтағы ток қандай бөлек токтардан тұрады?

3. Электрлік тізбектердің сызықты принципі деген не?

4. Екі ұштық ұғымын түсіндір.

5. Екі ұштықтың кіріс кедергісін және бос жүріс кернеуін қалай анықтауға болады?


4 Зертханалық жұмыс
4.1 Синусоидалды токтың тармақталмаған тізбегін зерттеу

Жұмыс мақсаты: тізбек параметлерін эксперименталды анықтау және r, L, C элементтерінің бірізді жалғанған кезде фазалық резонанс құбылысын зерттеу.



4.2 Тапсырма

4.2.1 Өз нұсқасына сай 4.1 кестеде берілген мәндері бойынша, r, L, C элементтерінің бірізді жалғанған (4.1сурет) тізбегі үшін есептеу керек. Есептеулердің қортындылары бойынша векторлық диаграмма салу.

1 пунктін, аудиториядан тыс уақытта, зертханалық жұмысқа дайындалған кезде орындау керек.

4.1 кесте





Берілгені

Анықта




U,

В


I,

А


Р, Вт

Uк, В

Uс, В

z,

Ом


zк,

Ом


r,

Ом


XL, Ом

XC, Ом

L,

Гн


Ua,

В


UL,

В


cos

1

50

1

40

90

50




























2

40

1

30

70

40




























3

30

1

25

77

60




























4

60

1

12

86

30




























5

45

1

30

82

45




























6

35

1

45

83

55



























4.2.2 Айнымалы сиымдылық конденсаторының және индуктивті орауыштың бірізді жалғанған тізбегі үшін I = f(C), Uк = f(C), Uc = f(C) тәуелділіктерін эксперименталды түрде алу (зертханалық жұмысын орындау бойынша нұсқауларды қара).

4.2.3 1 пунктінің графиктері бойынша резонанстық сиымдылықтың мәнін анықта.

4.2.4 Тізбектің резонанс С = Срез (XC = XL), резонанстан кейін С  Срез (XC  XL), резонансқа дейін С  Срез (XC  XL) жағдайлары үшін:

а) аспаптардың көрсеткен мәндерін алып, тізбек параметрлерін есептеу;

б) кернеулер резонансы кезінде болатын Срез конденсатор сыйымдылығының мәнін есептеп, тапсырманың 3 пунктісінің қортындыларымен салыстыру;

в) жоғарыда көрсетілген үш тәртіп үшін масштабта, зерттелулі тізбектің ток пен кернеуінің векторлық диаграммасын салу.


4.3 Жұмысты орындау бойынша нұсқаулар

4.3.1 4.1 суретте бейнеленген электрлік сызбаны жинау керек. Бірінші токтың тізбегі жиналады: ваттметрдің бірізді орамасы, амперметр, индуктивтіліктің орауышы, айнымалы сиымдылықтың конденсаторы (айнымалы сиымдылықтың конденсаторы ретінде конденсаторлар жинағы қолданылады). Конденсаторды идеалды деп (rc = 0), ал индуктивтіліктің орауышын нақты деп, яғни құрамында активті және реактивті кедергілері бар, есептейді.


  1   2   3   4


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет