Порядок виконання експерименту

ВСТУП

Пропоновані методичні вказівки є складовою навчального процесу і призначені для студентів заочної форми навчання.

Вони передбачають послідовне здобуття знань, пов’язаних з дослідженням і розрахунком електричних кіл, з вивчанням та проведенням лабораторних робіт електротехнічних та електронних приладів і пристроїв.

Метою лабораторних занять є закріплення теоретичних знань та набуття практичних навичок зі складання електричних схем, вимірювання струмів, напруг, потужностей, частоти обертання електричних машин, а також відпрацювання практичних навичок експериментального дослідження параметрів і характеристик різноманітних напівпровідникових приладів та виконання на її базі пристроїв напівпровідникової електроніки.

На підставі цих досліджень проводяться розрахунки електричних кіл, розрахунки параметрів і побудова характеристик електротехнічних та електронних приладів і пристроїв, та аналіз результатів досліджень.

В методичних вказівках наведені правила техніки безпеки при виконанні лабораторних робіт, порядок їхнього виконання, оформлення і зміст звіту та умовні позначення на схемах елементів електротехнічних та електронних пристроїв.

ОПИС УНІВЕРСАЛЬНОГО ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

ДЛЯ ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ

Універсальний лабораторний стенд призначається для проведення лабораторних робіт за курсом «Електротехніка» фронтальним методом.

До складу лабораторного стенда входять:

- монтажний стенд з електровимірювальними приладами та електротехнічними елементами;

- електромашинний стенд, на якому знаходяться електричні машини постійного і змінного струму, механічне гальмо електричних машин, навантажувальний реостат RН.

Розміщення приладів і виводів основних пристроїв на передній панелі монтажного стенду наведено на рис. 1.

В нижній частині стенда розміщені кнопки магнітних пускачів і клеми наступних електричних джерел постачання:

- трифазного струму напругою 220/380 В (фазне та лінійне значення);

- постійного струму напругою 230 В;

- однофазного змінного струму напругою 127 В;

- регулювальної змінної напруги до 250 В за допомогою лабораторного автотрансформатора (ЛАТР) Т1, а також постійної – до 250 В, що утворюється за допомогою випрямляча VA;

Рисунок 1

- трифазного струму напругою 21/36 В (фазне та лінійне значення).

На панелі стенда розміщені:

- електровимірювальні прилади: амперметри РА1–РА14 та вольтметри РV1–РV4 постійного і змінного струму;

- постійні резистори R1, R2, R3;

- реостати R4, R5 (з регулювальним опором);

- котушка індуктивності L;

- конденсатор С;

- однофазний трансформатор Т2;

- електронно-променевий осцилограф типа ЛО–70;

- виводи обмотки статора асинхронного електродвигуна С1–С6;

- виводи обмоток машини постійного струму: якоря Я1–Я2; незалежного збудження Н1–Н2; послідовного збудження С1–С2;

- виводи навантажувального реостата RН;

- чотири клеми збирання a,b,c,d – по чотири затискача у кожній для зручного збирання схем експериментів;

- ключі Q1, Q2, Q3;

- аварійна кнопка для знімання усіх видів напруги з затискачів стенда – АВ. ВИМКН.;

- сигнальні лампочки джерел постачання ЕL1–EL4;

- розетка змінної напруги 220 В;

- цифровій тахометр для вимірювання частоти обертання електричних машин.

Додатково на столі стенда можуть розміщатися переносні фазометри, ватметри, амперметри і вольтметри.

На стенді є таблички з правилами з основ електровимірювань (1), а також з номінальними параметрами електрообладнання (2).

ОПИС УНІВЕРСАЛЬНОГО ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

ДЛЯ ВИКОННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ЕЛЕКТРОНІКИ

Універсальний стенд К4824 призначається для проведення лабораторних робіт з курсу «Електроніка» фронтальним методом.

Стенд міститься в переносному корпусі з відкидною верхньою кришкою. Живлення його здійснюється від мережі однофазної змінної напруги 220 В, 50 Гц. Увімкнення в мережу робиться за допомогою електричного шнура із звичайною двополюсною вилкою.

Робоче поле стенда подано на рис. 2. Воно поділене на такі зони: панель блоку живлення (БЖ), панель генератора сигналів (ГС), монтажна панель і панель з електровимірювальними приладами.

На панелях блоку живлення і генератора розміщені органи управління, індикації та штепсельні гнізда виходів БЖ і ГС. Тумблером “мережа-ввімк.”, розміщеному на блоці живлення, подається напруга (загорається світловий індикатор) на блок живлення. На його клемах “~8V”; “~24V” з’являються змінні напруги 8 В і 24 В з частотою 50 Гц; на клемах “5V“ – постійна стабілізована нерегульована напруга 5 В; на клемах “+15V“ і “-15V“ відносно загального виводу “0” – регульовані напруги від 5 В до означених максимальних значень +15 В і -15 В (ручки регулювання “+15V“ і “-15V“ призначені саме для цього).

Вольтметр, розташований на панелі БЖ, може бути підключений ручкою “+5V; -15V; +15V“ до відповідних джерел постійної напруги для її контролю.

Граничні значення струму, що віддаються в навантаження будь-яким з джерел блока живлення, не повинні перевищувати 0,1 А!!

Генератор сигналів (ГС) виробляє напруги різноманітної форми, які подаються на клеми “U_m”і “^”. Цей генератор вмикається тумблером “ГС-ввімк.”, при цьому загорається відповідний світловий індикатор.

Вибір форми напруги сигналу ГСздійснюється ручкою, поруч з якою зображені форми напруг, що ним генеруються (прямокутна, трикутна, пилкоподібна, синусоїдна).

Величину вихідної напруги сигналу регулюють ручками з позначками “U_m/V”(ступінчасто і плавно в межах0...5 В), а частоту сигналу – ручками з позначками “f/H_z” (ступінчасто і плавно в межах20...20000 Гц).

Виставлені ручками параметри сигналу є наближеними, їхні значення необхідно визначати відповідними вимірювальними приладами.

На панелі електровимірювальних приладів закріплено два вольтметри і три міліамперметри магнітоелектричної системи, які можуть виміряти постійні або середні значення величин. Ця панель може бути встановлена під кутом 0...30^°відносно поверхні корпусу стенда (для зручності вимірювань).

Спостереження за формою змінних сигналів і вимір їх параметрів здійснюють за допомогою електровимірювальних приладів, не включених до складу стенда (осцилографів, електронних вольтметрів).

Монтажне поле, що займає більшу частину панелі стенда, містить монтажні гнізда, з’єднані по чотири між собою. Кожна така група являє собою електричний вузол, що дозволяє з’єднувати між собою до чотирьох елементів.

Електричні елементи та напівпровідникові прилади (резистори, конденсатори, діоди, тиристори, транзистори тощо) містяться в пластикових прозорих коробочках з електричними виводами, які мають написи з інформацією про тип елемента та його параметри. Вони можуть бути з’єднані між собою безпосередньо у вузлах або за допомогою провідників зі штепсельними контактами.

Рисунок 2

ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ ПРИ ВИКОНАННІ

ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

Лабораторні стенди – діючі електричні і електромеханічні установки, які за певних умов можуть стати джерелами враження електричним струмом. Для створення безпечних умов проведення робіт в лабораторії та запобігання можливості псування електрообладнання, студенти повинні знати та суворо дотримуватись наступних правил:

1. Перед початком виконання роботи треба переконатися в тому, що всі джерела постачання перебувають у положенні "ВИМКНЕНО", а повзунок автотрансформатора встановлено в нульове положення.

2. Категорично забороняється доторкатись до неізольованих проводів, з’єднувальних затискачів та інших частин електричних кіл, що перебувають під напругою.

3. Монтаж електричної схеми і будь-які перез’єднання повинні виконуватись при вимкнених джерелах постачання.

4. Категорично забороняється вмикати установку без проведення перевірки схеми викладачем.

5. Якщо під час роботи зникає напруга в мережі, слід негайно вимкнути лабораторну установку і поставити повзунок автотрансформатора у положення, що відповідає мінімальній напрузі.

6. Розбирати схему слід тільки з дозволу керівника занять.

7. У разі виявлення будь-якої несправності в електричному пристрої, який перебуває під напругою, необхідно негайно вимкнути стенд від мережі за допомогою кнопки аварійного вимкнення. Про цей випадок слід негайно повідомити керівнику заняття.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

Для виконання робіт академічні групи студентів поділяються на бригади з 2-4 чоловік. Лабораторні роботи проводять фронтальним методом, тобто усі бригади одночасно виконують одну і ту саму роботу, але на різних стендах.

Для виконання лабораторної роботи слід попередньо підготувати один протокол (чернетку) випробувань на бригаду, який містить електричну схему експерименту і таблиці вимірювань. Перед початком проведення дослідів бригада повинна ознайомитись на робочому місці з експериментальною установкою, джерелами постачання, що використовуються, приймачами електроенергії і приладами.

Під час складання схеми рекомендується скласти основне коло струму з вмиканням приймачів, які підлягають дослідженню, і кіл струму амперметрів, ватметрів та фазометрів. Потім можна приєднати кола вольтметрів, ватметрів і фазометрів, які вмикаються паралельно приймачам. Необхідно пам’ятати правило, що клеми приладів використовуються тільки для їхнього вмикання в схему. До цих клем нічого більше не вмикається, а усі додаткові з’єднання виконують на вільних клемах на панелі стенда.

Складену схему треба показати для перевірки; вмикати джерела живлення слід тільки з дозволу керівника.

Результати усіх первинних спостережень, вимірювань і розрахунків записують в попередньо підготовлені таблиці.

Після закінчення експерименту джерела живлення вимикають, а результати вимірювань подають керівнику занять для перевірки.

Якщо результати експерименту визнані керівником правильними, електричну схему розбирають і переходять до складання наступної схеми. Після завершення досліджень робоче місце упорядковують, провідники та прилади здають до місця їхнього зберігання.

ОФОРМЛЕННЯ І ЗМІСТ ЗВІТУ ПРО ВИКОНАНУ РОБОТУ

Звіт про лабораторну роботу оформлюється кожним студентом окремо і повинен бути акуратним, виконаним згідно з встановленою формою.

Звіт починається з титульного листа, зразок якого наведено на рис. 3. На наступних сторінках треба навести:

– електричні схеми експерименту;

– паспортні дані приладів і апаратів, що досліджуються, необхідні для оформлення звіту;

– формули і залежності, які використовуються для розрахунків;

– таблиці даних спостережень і результатів розрахунків згідно з вимогами, що наведені в методичних вказівках до кожної лабораторної роботи;

– графічний матеріал (графіки, діаграми, рисунки);

– результати аналізу та висновки з роботи.

Схеми креслять за допомогою інструментів згідно ДСТУ. Умовні позначення типових елементів та їхні розміри подано у табл.1.

Графіки залежностей, які отримані, доцільно виконувати на міліметровому папері з зазначенням на осях стандартних буквених позначень величин і одиниць вимірювань.

Векторні діаграми повинні бути побудовані у вибраному масштабі.

Звіт приймає керівник в той день, коли виконується наступна робота. При цьому студент повинен проаналізувати отримані результати, відповісти на контрольні запитання і розв’язати задачі за темою проведеної роботи.

Рисунок 3

Таблиця 1

Найменування елемента	Позначення	Розміри, мм
Резистор	Постійний
Змінний
Конденсатор постійної і змінної ємності
Котушка індуктивності (дросель без магнітопроводу) (дросель з магнітопроводом)
Автотрансформатор регулювальний
Однофазний мостовий напівпровідниковий випрямляч
Прилади електровимірювальні: РА – амперметр;РV – вольтметр; PW – ватметр; – фазометр
З’єднання	розбірне
нерозбірне
Контакти роз’ємного з’єднання (штир – XP і гніздо – XS)
Контакти комутаційного устаткування (Q – у колах силових; S – управління, сигналізації)	замикальний
розмикальний
Струм	постійний
змінний
Трансформатор однофазний двохобмотковий

Л а б о р а т о р н а р о б о т а 1

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОСТИХ КІЛ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Мета роботи – закріплення теоретичних знань і відпрацювання практичних навиків розрахункового і експериментального дослідження простих електричних кіл постійного струму з одним джерелом у разі послідовного, паралельного та змішаного з’єднання приймачів електроенергії.

1.1. Постановка задачі

Ознайомитися з правилами техніки безпеки, організацією та порядком виконання лабораторних робіт. Вивчити будову універсального лабораторного стенда. Визначити опори резисторів шляхом вимірювання струмів та напруг, які на них подаються. Дослідити електричні кола у разі послідовного, паралельного і змішаного з’єднання приймачів за допомогою вимірювань струмів, напруг та потужностей.

1.2. Об’єкт дослідження

Рисунок 1.1

Електрична схема експерименту подана на рис. 1.1. Вона складається з базової частини і схем, що досліджуються. Базова частина схеми (рис. 1.1,а) містить джерело живлення, автотрансформатор (ЛАТР) Т1, за допомогою якого повільно регулюється напруга, яка підводиться до кола, і випрямляч VA, який здійснює випрямляння цієї напруги, а також вимірювальні прилади, які необхідні для проведення експерименту. Закінчується базова частина схеми клемними збірками a і b, від яких виведені переносні штирі XP1 і XP2.

Об’єктами досліджень є окремо взяті резистори R1, R4 і RH (рис. 1.1,б), а також кола з послідовним, паралельним та змішаним їх з’єднанням (рис.1.1,в,г,д). Для з’єднання базової частини схеми з об’єктом дослідження штирі XP1 і XP2 вставляються у відповідні гнізда XSk (де k – номер гнізда) згідно з рис. 1.1,б.

1.3. Порядок виконання експерименту

1.3.1. Визначте опори резисторів непрямим способом.

Складіть базову частину схеми (рис. 1.1,а). Вставте по черзі штирі XP1 і XP2, відповідно, в гнізда XS1 і XS2, XS3 і XS4, XS5 і XS6, які є вхідними клемами резисторів R1, R4 і RH (рис. 1.1,б).

Автотрансформатор Т1 перед кожним вмиканням і вимиканням джерела поставте в нульове положення.

Подайте напругу від джерела живлення і за допомогою ЛАТРа Т1 підвищуйте її кожного разу до необхідного значення, орієнтуючись на наступне.

Під час вимірювання опору резистора R1 встановіть значення струму I = 1 А і проведіть вимірювання відповідного значення напруги U.

У реостатів R4 і RH у початковому положенні необхідно забезпечити максимальний опір, після чого слід виставити задані викладачем опори.

Для цього необхідно спочатку довести напругу U до значення, чисельно рівного опору, а потім переміщенням повзуна реостата встановити значення струму I = 1 А. До закінчення роботи одержані положення повзунів реостатів повинні залишатись незмінними. Дані вимірювань слід занести у табл.1.1.

1.3.2. Проведіть дослідження електричного кола з послідовним з’єднанням резисторів.

Підключіть до клем a і b базової частини схеми (рис. 1.1,а) ділянку кола, зображену на рис. 1.1,в.

Встановіть напругу U на вході за вказівкою викладача (рекомендується 100…120 В).

Вимірте струм I і потужність P, а також за допомогою переносного вольтметра PV2 падіння напруги U₁, U₄ і U_н на резисторах R1, R4 і RH. Дані вимірювань внесіть у табл.1.2.

Таблиця 1.2

1.3.3. Проведіть дослідження електричного кола з паралельним з’єднанням резисторів.

Підключіть до клем a і b базової частини схеми (рис. 1.1,а) ділянку кола, яка подана на рис. 1.1,г. Встановіть напругу U на вході за вказівкою викладача (рекомендується 50 В). Вимірте струми I, I₁, I₄ і I_н, а також потужність P та дані вимірювань занесіть у табл.1.3.

Таблиця 1.3

1.3.4. Проведіть дослідження електричного кола зі змішаним з’єднанням резисторів.

Підключіть до клем a і b базової частини схеми (рис. 1.1,а) ділянку кола, яка подана на рис. 1.1,д. Встановіть напругу U на вході за вказівкою викладача (рекомендується 100 В).

Вимірте струми I₁, I₄ і I_н, потужність P, а також переносним вольтметром PV2 напруги U₁, U₄ і U_н на резисторах R1, R4 і RН. Дані вимірювань занесіть у табл.1.4.

Таблиця 1.4

1.3.5. За результатами експериментів перевірте виконання законів Кірхгофа.

1.4. Обробка результатів експерименту

1.4.1. За результатами вимірювань табл.1.1 розрахуйте величини опорів резисторів, користуючись законом Ома, а саме

1.4.2. За результатами вимірювань табл.1.2–1.4 розрахуйте вказані суми напруг та струмів приймачів на основі законів Кірхгофа і порівняйте результати з відповідними величинами, які надходять від джерела.

Розрахуйте також по виміряним напрузі й струму джерела потужність, яка надходить від нього, як P=UI. Порівняйте результати зі значеннями потужності, що виміряні.

1.4.3. По заданій напрузі джерела живлення (брати з табл.1.2–1.4) і опорам резисторів (брати з табл.1.1) розрахуйте струми, напруги та потужності до послідовного, паралельного й змішаного з’єднань резисторів згідно рис.1.1,в,г,д та відповідним розрахунковим схемам на рис. 1.2,а,б,в.

Рисунок 1.2

Дані розрахунків занесіть у табл.1.5.

Для послідовного з’єднання приймачів еквівалентний опір кола визначається як:

.

Таким чином, струм в колі:

Потужності, які споживаються у колі, визначаємо як:

.

Для випадку з паралельним з’єднанням резисторів:

;

.

Для випадку зі змішаним з’єднанням резисторів:

де еквівалентний опір кола визначається як:

Таким чином, напруги, струми та потужності розрахуємо як:

.

Перевірте результати розрахунків за законами Кірхгофа, а також по рівнянню балансу потужності: .

Порівняйте результати експерименту (див. табл.1.2–1.4) з результатами розрахунків (табл.1.5). Сформулюйте основні висновки по роботі.

1.4.4. Оформіть роботу згідно правил. Звіт повинен містити титульний лист, схеми експериментів (рис. 1.1), табл.1.1–1.5, порядок розрахунків.

Таблиця 1.5

К о н т р о л ь н і з а п и т а н н я

1. Що називається віткою, вузлом, контуром у електричному колі?

2. Яке з’єднання елементів називається: послідовним, паралельним, змішаним?

3. Як визначається еквівалентний опір кола при послідовному, паралельному, змішаному з’єднанні споживачів?

4. Сформулюйте закони Кірхгофа.

5. Напишіть рівняння балансу потужності.

6. Поясніть призначення схеми вмикання електровимірювальних приладів: амперметра, вольтметра, ватметра.

7. Як визначити ціну поділки електровимірювальних приладів: амперметра, вольтметра, ватметра?

8. Сутність вимірювання опору за методом амперметра-вольтметра?

Л а б о р а т о р н а р о б о т а 2

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА

СИНУСОЇДНОГО СТРУМУ В РАЗІ ПОСЛІДОВНОГО

З’ЄДНАННЯ ПРИЙМАЧІВ

Мета роботи – закріплення теоретичних знань і відпрацювання практичних навиків розрахункового та експериментального дослідження приймачів електроенергії і електричного кола синусоїдного струму у разі послідовного вмикання.

2.1. Постановка задачі

За допомогою джерела синусоїдної напруги провести дослідження:

а) приймачів електроенергії: резистора, котушки індуктивності і конденсатора шляхом визначення параметрів їх схем заміщення;

б) електричного кола з послідовним з’єднанням зазначених приймачів.

2.2. Об’єкт дослідження

В усіх дослідах, які проводяться, використовується базова частина живлення схеми з електровимірювальними приладами (рис. 2.1,а). Як регулювальне джерело змінної напруги використовують лабораторний автотрансформатор Т1 (ЛАТР), який увімкнено в мережу змінної напруги 127 В. З виходу ЛАТРа напруга подається на клемові збірки a і b, до яких підключено переносні штирі ХР1 і ХР2.

Об’єктами досліджень є окремо взяті приймачі: резистор R1, котушка індуктивності L і конденсатор C з регулювальною ємністю, які наведені на рис.2.1,б, а також електричне коло, яке утворено їх послідовним з’єднанням у відповідності з рис. 2.1,в. Для з’єднання базової частини схеми з конкретним об’єктом дослідження штирі XP1 і XP2 вставляються у відповідні гнізда XSk (де k – номер гнізда) згідно рис. 2.1,б,в.

Порядок виконання експерименту

2.3.1. Складіть базову частину схеми (рис. 2.1,а). ЛАТР Т1 поставте в нульове положення.

Рисунок 2.1

2.3.2. Проведіть індивідуальне дослідження приймачів електроенергії. Для цього при вимкненому джерелі живлення вставляйте по черзі штирі ХР1 і ХР2 (див. рис. 2.1,а) в гнізда приймачів XS1, XS2, які подані на рис. 2.1,б.

2.2.2. Проведіть індивідуальне дослідження приймачів електроенергії. Для цього при вимкненому джерелі живлення вставляйте по черзі штирі ХР1 і ХР2 (див. рис. 2.1,а) в гнізда приймачів XS1, XS2, які подані на рис. 2.1,б.

Таблиця 2.1

За допомогою ЛАТРа доведіть напругу U до заданої величини (рекомендується 100 В), здійснюйте вимірювання струму I і фазового зсуву j між струмом та напругою. Запишіть результати у табл.2.1.

Конденсатор випробують у двох положеннях перемикача, які записуються у табл.2.1 (рекомендуються приблизно 2 і 6 положення, якщо немає додаткових вказівок викладача).

2.3.3. Зробіть дослідження послідовного з’єднання приймачів: резистора R1, котушки індуктивності L і конденсатора C. З’єднайте їх за схемою рис.2.1,в і підключіть до зовнішніх затискачів цього кола XS3, XS4 штирі ХР1 і ХР2 базової частини схеми. Тут додатково використовується вольтметр PV2 з переносними виводами XP3 і XP4.

Дослід проводять два рази (за вказівкою викладача) при використанні тих положень перемикача конденсатора С, які були записані у табл.2.1. Зміни положень перемикача проводять при вимкненій напрузі.

Встановіть величину напруги U₀ за вказівкою викладача (рекомендується 100 В) і проведіть вимірювання струму I₀ та фазового зсуву j₀ і результати запишіть в табл.2.2. Напругу на окремих приймачах (U_R1 – резистора, U_K – котушки, U_C – конденсатора) вимірюйте вольтметром PV2.

Таблиця 2.2

2.4. Обробка результатів експерименту

2.4.1. Використайте дані вимірювань з табл.2.1 і визначте повний Z, активний R і реактивний X опори випробуваних приймачів

; ; .

На цій основі зобразіть прості схеми заміщення цих приймачів. Якщо при цьому одна з двох величин R або X незмірно менша другої, то меншою з них можна знехтувати.

Типові схеми заміщення резистора, котушки індуктивності й конденсатора наведені на рис. 2.2,а,б,в, відповідно.

Рисунок 2.2

2.4.2. Використайте схеми заміщення приймачів і зобразите схему заміщення електричного кола при їх послідовному з’єднанні.

По заданій вхідній напрузі кола U₀ з табл.2.2, а також опорам ідеальних елементів приймача – з табл.2.1, проведіть розрахунок кола з послідовним з’єднанням приймачів для однієї ступені n конденсатора С, яка використовувалась.

Результати внесіть у табл.2.3, де, поряд з вже раніше спом’янутими величинами, означені:

R₁ – активний опір резистора R1;

R_К, X_Lк – активний і реактивний опори котушки індуктивності L;

X_С – ємнісний опір конденсатора C, причому X_С =-X;

R₀, X₀, Z₀ – активний, реактивний й повний опори всього кола;

U_Rк, U_Lк – активна і реактивна складові напруги котушки, що визначаються як падіння напруги на ній;

P₀, Q₀ – активна і реактивна потужності всього кола.

Таблиця 2.3

Опори – активний, реактивний й повний розраховують як:

; ; .

Тоді діюче значення струму у колі за законом Ома дорівнює .

Кут зсуву фаз між напругою та струмом у градусах: j₀ .

Діючі значення напруг на елементах кола визначимо як:

Рисунок 2.3

Активна та реактивна потужність: .

Порівняйте дані розрахунків (табл.2.3) і вимірювань (табл.2.2). Якщо вони достатньо близькі, то робота проведена вірно.

2.4.3. Побудуйте векторну діаграму електричних величин в масштабі для кола з послідовним з’єднанням приймачів за даними табл.2.3. Приклад такої діаграми наведено на рис. 2.3.

2.4.4. Визначте, яку ємність повинен мати конденсатор, щоб у кола з послідовним з’єднанням приймачів виник резонанс напруг.

Умова резонансу: Х_Lк =Х_С.

Побудуйте векторну діаграму для випадку резонансу напруг.

К о н т р о л ь н і з а п и т а н н я

1. Якими величинами характеризуються синусоїдні струм і напруга?

2. Що розуміють під діючим значенням періодичних електричних величин і як конкретно визначаються діючі значення синусоїдних струму та напруги?

3. Сформулюйте закони Кірхгофа для кіл синусоїдного струму.

4. Які ідеальні елементи застосовують у схемах заміщення електричних кіл синусоїдного струму?

5. Як отримують схеми заміщення приймачів електроенергії і як визначають параметри елементів цих схем?

6. Якими опорами і провідностями характеризуються ідеальні елементи та ділянки електричних кіл синусоїдного струму?

7. Запишіть закон Ома для діючих значень струму та напруги на ідеальних елементах R, L, C, а також для кола з послідовним з’єднанням цих елементів.

8. Якими потужностями характеризуються енергетичні процеси в електричних колах синусоїдного струму і як визначають ці потужності? Як вони пов’язані одна з одною?

9. Які умови виникнення резонансу напруг і які співвідношення основних електричних величин у цьому режимі?

10. Як будують векторні діаграми при розрахунку електричних кіл з послідовним з’єднанням приймачів?

Л а б о р а т о р н а р о б о т а 3

ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИФАЗНОГО КОЛА СИНУСОЇДНОГО СТРУМУ ПРИ з’єднанні ПРИЙМАЧІВ «ЗІРКОЮ» ТА «ТРИКУТНИКОМ» У РАЗІ СИМЕТРИЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ

Мета роботи – закріплення теоретичних знань про роботу трифазних кіл синусоїдного струму, отримання практичних навичок вимірювання струмів, напруг, потужностей у трифазному колі в разі з’єднання приймачів «зіркою» та «трикутником».

3.1. Постановка задачі

Навчитися складати трифазні схеми і проводити в них вимірювання фазних та лінійних струмів і напруг, а також активної потужності. Експериментально перевірте основні співвідношення фазних та лінійних струмів і напруг в разі симетричного навантаження. Перевірте виконання законів Кірхгофа у трифазних колах.

3.2. Об’єкт дослідження

Схема електричного кола у разі з’єднання приймачів «зіркою» зображена на рис. 3.1. В якості приймачів електричної енергії використовуються резистори R1, R2, R3. Коло, що досліджується, вмикається до трифазної мережі А, В, С, N з лінійною напругою 36 В. Вимірювання напруг здійснюється за допомогою переносного вольтметра PV.

Рисунок 3.1

Напруги: U_AB, U_BC, U_CA – лінійні (між відповідними лініями A, B і C); U_A, U_B, U_C – фазні в мережі (між A, B і C та нейтральним проводом N); U_a, U_b, U_c –

фазні на навантаженні (між началами фаз A, B, C і нейтральною точкою навантаження n); U_N – напруга зміщення нейтралі (між точками N і n).

При з’єднанні навантаження за схемою «зірка» лінійні струми I_A, I_B, I_C дорівнюють відповідним фазним струмам I_a, I_b, I_c. Тому амперметрами PA1, PA2 і PA3 вимірюються лінійні та фазні струми. Амперметром PA4 – струм I_N у нейтральному проводі.

Ватметри PW1 і PW2 вимірюють активні потужності навантажень фаз A і C – P_a і P_c.

В разі симетричного навантаження потужності усіх фаз повинні бути однакові і дорівнюють потужності P_Ф, яка споживається будь-яким фазним навантаженням. Тому активна потужність трифазного симетричного навантаження P_S =3P_Ф.

У разі з’єднання приймачів «трикутником» схема електричного кола подана на рис. 3.2. Тут також в якості приймачів електричної енергії використовуються резистори R1, R2, R3. Резистори R1, R2, R3 утворюють симетричне навантаження. Коло підключається до трифазної симетричної мережі А, В, С, N з лінійною напругою 36 В.

Вимірювання лінійних напруг U_AB, U_BC, U_CA здійснюється за допомогою переносного вольтметра PV (між відповідними лініями A, B і C). При з’єднанні трифазного навантаження за схемою «трикутник» ці ж напруги одночасно є фазними і позначаються U_ab, U_bc, U_ca.

Рисунок 3.2

Лінійні I_A, I_B, I_C та фазні I_ab, I_bc, I_ca струми вимірюються відповідними амперметрами PA1–PA6.

Ватметри PW1 і PW2 за схемою, що зображена на рис. 3.2, вимірюють активну потужність трифазного навантаження у цілому, тобто P_S =P₁+P₂.