Исследования сложной цепи постоянного тока (Лабораторная работа № 2)

ЛАБОРАТОРНАЯ   РАБОТА  №2

ИССЛЕДОВАНИЯ СЛОЖНОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: Освоить и экспериментально проверить расчеты цепей постоянного тока методами наложения и эквивалентного генератора.

Краткие сведения из теории.

Метод   наложения  полагает, что каждая э.д.с. вызывает в отдельных ветвях электри-ческой цепи свои токи независимо от действия всех остальных э.д.с. этой же цепи. Это позволяет найти ток любой ветви как алгебраическую сушу токов, возникающих в этой же ветви при действии каждой э.д.с. отдельно. Ток, расчет токораспределения в электрической цепа (рис.1, а) методом наложения сводится к нахождению токов в двух более простых цепях с э.д.с. Е₁ иди Е₂ при сохранении в них прежних значений внешних и внутренних сопротивлений.

В электрической цепи (рис. 1,б) токи в ветвях определяются:

Аналогично в электрической цепи рис.1,в получим:

Рис.1.

Наложение токов  в трех параллельных ветвях на токи  с учетом их направлений позволяет найти действительные токи  .

Метод эквивалентного генератора позволяет определить ток в одной из пассивных ветвей разветвленной электрической цепи.

В этом случае указанную ветвь можно рассмотреть как нагрузку, подключенную в точках 1 и 2 к своеобразному генератору, кото­рым является вся остальная сложная электрическая цепь (рас.2.а) . Такой условный генератор, обладающий некоторой эквивалентной э.д.с и некоторым эквивалентным внутренним сопротивлением R_г , принято называтьэквивалентным генератором или активным   (содержащим источником э.д.с.)   двухполюсником. Схема, показанная на рис.2,б позволяет прос­то определить ток исследуемой ветви  .

Рис.2.

При известных параметрах заданной электрической цепи параметры эквивалентного генератора  можно определить аналитически. Э.д.с.  равна разности потенциалов между зажимами 1 и 2, при условии, что сама ветвь с R_н разомкнута, т.е.   (рис.3.а).

Сопротивление R_г равно сопротивлению всей цепи между точками 1 и 2 при отключенной нагрузкеR_н и равенстве нулю всех , имеющихся в цепи источников э.д.с. (рас.З.б). Приведем расчетные соотношения для определения Е_г и R_г :

По методу холостого хода и короткого замыкания параметры эк­вивалентного генератора определяются выражениями

где:      – напряжение на зажимах 1 и 2 при  (х.х.),

 – ток при  (к.з.).

Схема электрической цепи, используемой в данной работе, представ­лена на рис.4.

рис.4.

Порядок выполнения работы.

1.  Рассчитать токи в ветвях методом наложения и тока I₃ методом эквивалентного генератора. Данные для расчетов: Е₁=30 В, Е₂=20 В, R₁=R₂=15 Ом, R₃=30 Ом, R₄=R₅=8 Ом

2.  Провести проверку метода наложения, для чего:

а.) отключить источник э.д.с. E₂ и замкнуть ветвь электрической цепи (точки с и d рис. 4), измерить токи  и занести в таблицу 1;

б) отключить источник э.д.с. E₂ н замкнуть ветвь электрической цепи (точки а и в), измерить токи  и занести в таблицу 1;

в) определить действительные токи в ветвях  и срав­нитьих с расчетными.

3.  Собрать схему рис. 3 и вольтметром определить U_xx между точками 1 и 2.

4.  В схеме рис. 4 амперметром А₃ измерить I_кз ( точки 1 и 2 замкнуть проводником ).

5.  Снять внешнюю характеристику эквивалентного генератора (6-8 отсчетов), включая опыты х.х. и к.з. и режим согласованной нагрузки R_г=R_н . Данные п.п.3, 4, 5, занести в таблицу 2, провести необходимые расчеты и построить зависимости U(I), P(I).

Таблица 1.

                                                                                                                                  Таблица 2.

Контрольные вопросы.

1. Как осуществляется расчет электрических цепей по методу наложения?
2. В каких случаях можно использовать метод наложения для расчета электрических цепей?
3. Когда применяется метод эквивалентного генератора?
4. В чем сущность расчета по методу эквивалентного генератора?
5. Как осуществить опыт холостого хода?
6. Как осуществить опыт короткого замыкания?
7. Как экспериментальным путем найти величину внутреннего сопротивления генератора?
8. Какая зависимость называется внешней характеристикой генератора?
9. Как при заданном сопротивлении нагрузки, по внешней характеристике определить ток нагрузки?
10. назовите параметры эквивалентного генератора?