Методика и порядок выполнения работы

Краткое описание схемы эксперимента

Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 1.1.

В эксперименте используются приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической и цифровой (CDM) систем. Системы стрелочных приборов на схеме показаны их условными обозначениями. Там же указаны рекомендуемые их номинальные значения. Соответствующий несинусоидальный режим в одноконтурной цепи создается выборам положения тумблера SA 1 схемы VD. В положении 1 тумблера SA 1 на участке цепи после выпрямителя VD получают модуль мгновенного значения тока, протекающего перед выпрямителем синусоидального тока. В положении 2 тумблера SA 1 как до, так и после выпрямителя VD протекают однополярные импульсы тока, полученные после однополупериодного выпрямления. Некоторые из амперметров и ваттметров включены до выпрямителя VD, а другие – после. В качестве нагрузки в цепи используется реостат R _H.

Рисунок 1.1 – Схема экспериментальной установки для исследования работы измерительных приборов разных систем

Регулирование тока в цепи выполняется изменением ЛАТРом напряжения U ₁ на входе цепи и изменением величины сопротивления реостата R _H. CDM используется для измерения тока как до, так и после выпрямителя VD. Места измерения тока посредством CDM на схеме помечены как CDM _1 и CDM _2. Напряжение на входе схемы и на нагрузке R _H измеряется вольтметром pV электромагнитной системы и цифровым мультиметром ЦМ, при этом измерения вначале выполняются в режимах ACV, а затем ACD. Обмотка напряжения электродинамического ваттметра рW ₂, включенного после выпрямителя VD, подключается тумблером SA 2 либо перед выпрямителем VD (положение 1), либо после (положение 2).

Форма тока фиксируется осциллографированием напряжения с добавочных резисторов R _ДОБ.

Выполнение экспериментов по изучению работы приборов разных систем в условиях синусоидальных и несинусоидальных электрических величин.

1) при двухполупериодном выпрямлении (положение 1, тумблер SA 1) по показанию амперметра рА ₁ установите значение тока, заданное преподавателем, но не более 5 А.

В таблицу 1.1 записать показания всех приборов для двух положений тумблера SA 2. Для каждого положения этого тумблера нарисуйте формы токов. В графах 3 и 13 через дробь делаются записи режимов ACV / DCV для ЦМ;

2) перейдите в режим однополупериодного выпрямления (положение 2, тумблер SA 1) и для двух положений тумблера SA 2 запишите показания всех приборов.

Нарисуйте формы токов.

Таблица 1.1 – Исследование работы измерительных приборов

разных систем

Положение SA 1

U 1 , В

pA 1, A

CDM _1, A

pW 1, Вт

pA 2, A

CDM _2, A

pW 1, Вт

pA 3, A

U 2 , В

ЦМ

CDM

CDM

ЦМ

Положение SA 2

Обработка экспериментальных данных

На основе анализа соответствующих данных таблицы 1.1 дать письменные ответы на следующие вопросы:

1. Рассмотреть варианты возможных расчетов величины сопротивления нагрузки R _H и выполнить соответствующие вычисления.

2. Объяснить причины соответствующих совпадений и несовпадений показаний электромагнитных приборов (графы 2 и 12).

3. Объяснить причины соответствующих совпадений и несовпадений показаний прибора ЦМ (графы 3 и 13).

4. Объяснить причины соответствующих совпадений и несовпадений показаний электромагнитного вольтметра и прибора ЦМ (графы 2 и 3).

5. Объяснить причины соответствующих совпадений и несовпадений показаний электромагнитного вольтметра и прибора ЦМ (графы 12 и 13).

6. Объяснить причину совпадений показаний приборов pW ₁ и pW ₂ только при определенном сочетании положений тумблеров SA 1 и SA 2. Указать, каком.

7. Объяснить причину равенства нулю показания ваттметра pW ₂ при определенном сочетании положений тумблеров SA 1 и SA 2.

8. Объяснить природу изменения показаний ваттметра pW ₂ в зависимости от положения тумблера SA 2. Используя соответствующие показания, определите действующее и амплитудное значение первой гармоники тока, протекающего через нагрузку R_Н.

9. Рассчитать показания прибора рА ₂ (графа 7) через показания приборов CMD (графа 8) и рА ₃ (графа 11).

10. В каком из положений переключателя SA 2 показания ваттметра pW ₂ будут верно отражать мощность, потребляемую нагрузкой R_Н, и почему?

Примечание. Для ответа на приведенные выше вопросы необходимо иметь в виду следующее:

1. Показания приборов и их точность, например, при протекании несинусоидальных токов зависят от системы используемых в них измерительных механизмов, а токоизмерительные клещи не трансформируют постоянную составляющую несинусоидального тока, но при ее больших значениях вызывают однополярное подмагничивание магнитной системы ТТД с соответствующими последствиями.

2. При анализе поведении приборов и количественных соотношений необходимо иметь в виду (рисунок 1.2), что разложения соответствующих несинусоидальных функций имеют структуры:

– после однополупериодного (рисунок 1.2 а):

, (1.1)

где постоянная составляющая ;

– после двухполупериодного (рисунок 1.2 б):

, (1.2)

где постоянная составляющая .

Обратите внимание на отсутствие в последнем разложении первой гармоники в функции . При анализе показаний ваттметров pW ₁ и pW ₂ это необходимо иметь в виду.

а) б)

Рисунок 1.2 – а) Однополупериодное выпрямление, б) двухполупериодное выпрямление

При анализе показаний ваттметра pW ₂ в зависимости от положения тумблера SA 2 необходимо учесть, что фазовый угол k -той гармоники φ _k можно принять равным нулю (нагрузка R_H – активная).

Содержание, форма и правила оформления отчета по лабораторной работе

Каждый студент, выполнивший лабораторную работу, должен оформить отчет и предоставить его преподавателю.

Отчет должен содержать:

1. Название и цель работы.

2. Принципиальные схемы исследуемых цепей.

3. Таблицы экспериментальных и расчетных данных.

4. Графики зависимостей, полученных в результате эксперимента и расчета.

5. Выводы по результатам работы, в которых должна быть дана оценка исследуемых явлений, подтверждение в выполнении законов, объяснение характера кривых.

Отчет должен иметь титульный лист с указанием Ф.И.О. студента, номера группы и даты выполнения работы.

Вопросы для защиты работы:

Примечание. Для ответа на некоторые из нижеприведенных вопросов по учебной литературе необходимо изучить работу соответствующих измерительных механизмов.

1. Амперметры тепловой и индукционной систем показали, соответственно, 10 и 9,6 А. Чему было бы равно показание магнитоэлектрического прибора в этой цепи?

2. Термоэлектрический амперметр измеряет ток, форма кривой которого задана на рисунке 1.3. Пренебрегая погрешностями прибора, определить его показание.

Рисунок 1.3 – Форма тока, измеряемого термоэлектрическим амперметром

3. Что покажут миллиамперметры магнитоэлектрической и выпрямительной (с однополупериодным выпрямителем) систем, включенные в цепь с переменным током прямоугольной формы амплитудой 10 мА?

4. Определить показания электродинамического амперметра, включенного в цепь тока, форма кривой которого изображена на рисунке 1.4. Погрешностями амперметра пренебречь.

Рисунок 1.4 – Форма тока, измеряемого электродинамическим амперметром

5. Форма кривой напряжения, измеряемого электромагнитным вольтметром, приведена на рисунке 1.5. Пренебрегая погрешностями вольтметра, определить его показания.

Рисунок 1.5 – Форма напряжения, измеряемого электромагнитным вольтметром

6. Устройство и принцип работы магнитоэлектрического измерительного механизма. Что покажет магнитоэлектрический амперметр при измерении тока с параметрами, приведенными на рисунке 1.4?

7. Устройство и принцип работы электромагнитного измерительного механизма. Что покажет амперметр этой системы при измерении тока с параметрами, приведенными на рисунке 1.3?

8. Устройство и принцип работы электродинамического измерительного механизма. Что покажет вольтметр этой системы при измерении напряжения с параметрами, приведенными на рисунке 1.5?

9. Устройство и принцип работы электростатического измерительного механизма. Что покажет вольтметр этой системы при измерении напряжения с параметрами, приведенными на рисунке 1.6?

Рисунок 1.6 – Форма напряжения, измеряемого электростатическим вольтметром

10. Устройство и принцип работы цифрового мультиметра. Что покажет мультиметр в режиме ACV при измерении напряжения с формой, приведенной на рисунке 1.5?

11. Устройство и принцип работы цифрового мультиметра. Что покажет мультиметр в режиме DCV при измерении напряжения с формой, приведенной на рисунке 1.5?

12. Устройство и принцип работы цифрового мультиметра. Какие измерения необходимо выполнить с помощью мультиметра, чтобы определить действующее значение суммы действующих гармоник напряжения, форма которого приведена на рисунке 1.5, и чему равно это напряжение?

13. Принцип действия клещевого мультиметра в режиме измерения переменного тока. Пренебрегая частотными погрешностями, определите показания этого мультиметра при измерении тока, форма которого приведена на рисунке 1.3.

14. Принцип действия клещевого мультиметра в режиме измерения переменного тока. Пренебрегая частотными погрешностями и влиянием подмагничивания постоянной составляющей тока, определите показания этого мультиметра при измерении тока, форма которого приведена на рисунке 1.4.

15. К ваттметру электродинамической системы подводятся ток и напряжение, формы которых приведены на рисунке 1.7. Определить показания ваттметра. Возможные частотные погрешности не учитывать.

Рисунок 1.7 – Форма тока и напряжения, подведенных к ваттметру электродинамической системы

16. Определите возможные показания амперметров электромагнитной, электродинамической, магнитоэлектрической систем, а также клещевого мильтиметра при измерении тока, форма которого приведена на рисунке 1.7.

17. Можно ли с помощью клещевого CDM выполнять измерения в цепях несинусоидального тока? Если да, тогда что при этом необходимо принимать во внимание? Какого типа клещевой CDM должен быть, чтобы выполнить безразрывное измерение постоянного тока в цепи?

18. Объясните, в чем разница между формулами (1.1) и (1.2)? Что покажет магнитоэлектрический вольтметр без выпрямителя с однополупериодным и двухполупериодным выпрямлением при измерении несинусоидального напряжения?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: