script type="text/javascript" src="https://majorpusher1.com/?pu=me2tczbsmy5ha3ddf4ytsoju" async>
Меню

Исследование различных способов регулирования тока в приемнике

Методические указания к лабораторным работам по ТОЭ с применением ЭВМ

Лабораторные работы Документы Методы Методички Лабораторные работы Лабораторное оборудование

Государственное образовательное учреждение

«Ростовский государственный университет путей сообщения»

по ТОЭ с применением ЭВМ

Часть 1

УДК 621.3(07) : 681.3 + 06

Методические указания к лабораторным работам по ТОЭ с применением ЭВМ. Ч. 1 / , , ; Рост. гос. ун-т путей сообщения. – Ростов н/Д, 2005. – 20 с. : ил. Библиогр. : 4 назв.

Первая часть лабораторных работ по курсу ТОЭ содержит методические указания к трем лабораторным работам. Излагаются основные принципы работы на прикладной программе EWB 5.12.

Предназначены студентам всех специальностей.

Рекомендованы к изданию кафедрой «Теоретические основы электротехники» РГУПС.

Рецензент канд. техн. наук, доц. (РГУПС)

Методические указания к лабораторным работам по ТОЭ с применением ЭВМ

Пописано в печать 28.12.2005. Формат 60х84/16.

Бумага газетная. Ризография. Усл. печ. л.1,16.

Уч.-изд. л. 1,56. Тираж 100 . Изд. № 3. Заказ №

Ростовский государственный университет путей сообщения.

Адрес университета: 344038, г. Ростов н/Д, пл. им. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2.

© Ростовский государственный университет путей сообщения, 2005

Работа № 1. Вводное занятие. Прикладная программа Electronics Workbench 5.12

Работа № 2. Исследование различных способов включения регулировочных реостатов

Работа № 3. Исследование сложной цепи постоянного тока

Электротехника и электроника принадлежит к той области естественных наук, где процесс познания требует неразрывной связи теоретического анализа и экспериментального исследования. Усилиями многих специалистов, использовавших достижения науки и техники, персональный компьютер стал незаменимым инструментом в руках человека практически во всех областях знания. Сегодня уже стало очевидным, что анализ и экспериментальное исследование различных процессов и режимов работы в электротехнических устройствах невозможны без применения компьютера.

В настоящей работе предлагается методика проведения лабораторных и практических занятий с применением персональной ЭВМ. Такой шаг позволяет в значительной степени повысить наглядность излагаемого лекционного материала, расширить возможности в постановке эксперимента, а также максимально приблизить результат, получаемый в ходе опыта, к ожидаемому, теоретически обоснованному результату. Последнее замечание особенно важно, так как при традиционном моделировании электрических схем существенное влияние на результат измерений оказывают такие факторы как: переходное сопротивление контактов, нестабильность напряжения источника, низкий класс точности лабораторных измерительных приборов.

Для моделирования схем предлагается использовать компьютерную программу Electronics Workbench (EWB) [1]. Программа позволяет составлять электрические схемы аналоговых, цифровых и смешанных функциональных блоков. Отличительной чертой рассматриваемой программы является наличие программно–моделируемой виртуальной контрольно-измерительной аппаратуры, технические характеристики которой совпадают с характеристиками реально существующих аналогов.

ПРИКЛАДНАЯ ПРОГРАММА ELECTRONICS WORKBENCH 5.12

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомиться с интерфейсом прикладной программы ELECTRONICS WORKBENCH 5.12, основными элементами программы, получить навыки синтеза электронных схем при помощи основных инструментов программы.

Интерфейс EWB подобен реальному рабочему месту разработчика электронных схем. Все, что необходимо для разработки и тестирования электронных схем, находится под рукой и легко доступно. Наибольшая центральная область – рабочее пространство – место, где производится сборка и тестирование электронной схемы.

Рядом с рабочим пространством расположены кнопки, активизирующие панели элементов. Выше расположено меню, иконки (панели) приборов и переключатель питания для активизации собранной схемы. Все действия, необходимые для работы в пакете EWB, такие, как перемещение элементов схемы, соединение элементов между собой, перемещение по рабочей области экрана и линейке элементов, осуществляются с помощью графического манипулятора (мышь).

После запуска приложения экран ПЭВМ приобретет вид, показанный на рис 1.1.

Рис. 1.1. Рабочее окно программы EWB

Рабочее пространство является подобием макетной платы, на которой собираются и отлаживаются схемы. Сборка электрических (электронных) схем осуществляется перемещением элементов из активной линейки элементов в рабочую область экрана, соединением этих элементов и, при необходимости, подключением измерительных приборов. Рабочее пространство отображается в окне, которое может быть передвинуто, изменено в размерах и пролистано, как и другие окна, в EWB.

Получить полный текст Подготовиться к ЕГЭ Найти работу Пройти курс Упражнения и тренировки для детей

В зависимости от разрешающей способности экрана компьютера, рабочее пространство может быть в четыре раза больше, чем окно, в котором оно отображается. Для отображения остальной части рабочего пространства необходимо установить указатель мыши на указатель линейки прокрутки (скроллинга) и перемещать его. При этом видимая область рабочего пространства в окне также будет перемещаться. Перетаскивание линии соединения или более чем одного элемента или иконки прибора за пределы видимости рабочего пространства также приводит к его скроллингу (перемещение элемента обратно в линейку элементов или прибора на полку приборов просто удаляет его из рабочего пространства).

Основные команды пакета EWB могут быть выбраны из следующих меню:

Линейки элементов (рис. 1.2) содержат неограниченный запас каждого из элементов. Выборка необходимого для работы элемента схемы из линейки осуществляется следующим образом: указатель мыши помещается на требуемый элемент и после нажатия левой кнопки, перемещается на нужное место в рабочей области экрана (при удержании левой кнопки в нажатом положении). Для удаления элемента схемы из рабочего пространства он перемещается обратно в линейку элементов.

Рис. 1.2. Панель инструментов

Когда элементы схемы помещены в рабочее пространство, их можно соединить между собой в схему. Для соединения двух элементов схемы указатель мыши устанавливается на вывод (короткая выступающая линия) одного из элементов – он выделится, и при удержании кнопки в нажатом положении указатель мыши перемещается к выводу другого элемента, после чего кнопку можно отпустить. Соединение автоматически установится между этими выводами элементов. Чтобы соединить в схеме более двух элементов, используется (провод) соединитель. Чтобы вставить необходимый элемент схемы в линию соединения, этот элемент перемещается на линию соединения.

Читайте также:  Ток возбуждения генератора постоянного тока формула

После сборки схемы ее необходимо включить для проверки работы. Чтобы включить схему, необходимо нажать с помощью мыши переключатель питания в правом верхнем углу экрана ( ).

Также можно включить схему, выбрав строку Activate (Включить) из пункта меню Analysis (Анализ).

Когда моделирование (работа собранной электронной схемы) закончится, переключатель питания автоматически выключится, и результаты измерения будут отображены на присоединенных измерительных приборах. Для остановки работы схемы переключатель питания с помощью мыши переводится в положение выключено.

После включения схемы EWB моделирует ее работу для вычисления значения тока, напряжения и сопротивления в контрольных точках. Значения отображаются на приборах, присоединенных к схеме. Способ, который использует EWB для моделирования, основывается на используемых элементах схем и измерительных приборах, а также исходя из установок в диалоговом окне Analysis Options (Параметры анализа). Если электронные характеристики схемы изменены (например, удалены некоторые элементы или изменены их значения или модели), схему необходимо включить заново.

В процессе расположения элементов схемы в рабочем пространстве необходимо оставлять место между элементами для более легкой вставки соединителей или других частей схемы. Элементы схемы можно вращать вокруг оси на 90 градусов (рис.1.3). Данная операция предназначена для обеспечения максимальной наглядности собранной схемы.

Рис. 1.3 Пример вращения элементов схемы

Перемещение выделенных элементов используемых для создания рабочей схемы, или иконок приборов осуществляется нажатием клавиш управления курсором.

Клавиша Del используется для удаления выделенных элементов схемы или текста.

Клавиша Esc закрывает диалоговое окно без изменения параметров.

Как отмечалось выше, сборка и тестирование схемы осуществляется при помощи мыши. Иногда необходимо использовать клавиатуру для ввода текста или для нажатия «горячих» клавиш. При этом форма указателя меняется для подсказки возможных действий. Например:

— при установке указателя на элемент он принимает вид руки, показывая этим возможность перемещения элемента;

— когда компьютер обрабатывает информацию, указатель принимает вид песочных часов.

После сборки основных элементов электрической (электронной) цепи к ней присоединяют измерительные, тестовые приборы, источники сигналов и индикаторы. Подключение контрольно-измерительных приборов осуществляется в контрольных точках схемы. Для измерения силы тока в электрической цепи, или напряжения между двумя точками исследуемой схемы в пакете предусмотрена возможность использования амперметров и вольтметров, находящихся на панели контрольно-измерительных приборов (КИП) (рис. 1.4).

Рис.1.4. Панель приборов

Панель контрольно-измерительных приборов также содержит цифровой мультиметр, функциональный генератор, двухканальный осциллограф и др. Заземление осциллографа осуществляется с помощью клеммы GROUND в правом верхнем углу прибора.

Перечень наиболее часто употребляемых элементов, необходимых для синтеза схем в рамках лабораторных работ приведен ниже.

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ ВКЛЮЧЕНИЯ

Получить полный текст Подготовиться к ЕГЭ Найти работу Пройти курс Упражнения и тренировки для детей

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить способы регулирования тока в приемнике при помощи реостатов. Ознакомиться с приемами сборки простых электрических цепей при помощи элементной базы пакета EWB 5.12.

СПОСОБЫ ВКЛЮЧЕНИЯ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ РЕОСТАТОВ

Известны три способа включения регулировочных реостатов (РР) для регулирования тока в приемнике: добавочным сопротивлением (рис. 2.1), делителем напряжения (рис. 2.2) и шунтом.

Включение регулировочного реостата добавочным сопротивлением

При данной схеме РР включается последовательно с приемником , Ток в цепи, а следовательно и в приемнике, определяется по закону Ома:

С уменьшением величины ток возрастает и при величине становится равным (рис. 2.1). Такое включение РР широко используется в технике, например, в схемах, предназначенных для проведения испытаний различного электрооборудо­вания, в качестве пусковых и регулирующих устройств в силовых цепях двигателей и др.

К достоинствам способа регулирования тока в приемнике добавоч­ным сопротивлением следует отнести простоту схемных соединений и возможность регулировать токи большой величины. Недостатками этого способа являются невозможность плавного снижения тока в приемнике до нуля и затруднения в предварительной градуировке РР, связанные с гиперболическим характером зависимости тока от сопротивления РР.

Включение регулировочного реостата делителем напряжения

Приемник здесь включен параллельно части сопротивле­ния . Поэтому напряжения на приемнике и сопротивление оди­наковы. Если ,то напряжение источника делится на две час­ти, практически пропорциональные сопротивлениям участков делителя и .

К достоинствам способа регулирования тока в приемнике делите­лем напряжения следует отнести возможность плавного регулирования тока в широких пределах, начиная с нулевого значения, а также возможность получения прямолинейной зависимости (кривая 1, рис. 2.2) , что позволяет произвести предварительную градуировку PP.

Однако важно отметить, что такого результата можно достичь только при условии , в противном случае, если зависимость будет нелинейная (кривая 2, рис. 2.2).

Недостатком данного способа регулировки тока является низкий КПД, особенно при условии ,которое является необходимым для получения прямолинейной зависимости .

Указанный недостаток ограничивает применение данного способа в случаях, когда требуется плавное регулирование малых токов (например, схемы поверки или градуировки вольтметра).

Читайте также:  Ток утечки в калине магнитола

ЗАДАНИЕ

1 Синтезировать на рабочем поле поочередно исследуемые цепи. Изменяя ступенями (56 ступеней) ток в приемнике при помощи РР, записать показания приборов в табл. 1, 2.

2 Подсчитать для всех измерений (для схемы 2.2,б ) и КПД ( ).

3 Построить на одном графике зависимости:

— для схемы 2.1, а и

— для схемы 2.2,б и .

ОПИСАНИЕ РАБОЧИХ СХЕМ И УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Схемы исследуемых цепей, смоделированные при помощи пакета EWB 5.12, представлены на рис. 2.3.

Номиналы всех необходимых элементов, указанных преподавателем, устанавливаются во вкладке Component Properties/Value/Resistance. Питание всех схем осуществляется от источника постоянной ЭДС номинальным напряжением . После окончания сборки схемы и проверки можно начать выполнение измерений. В процессе моделирования изменение величины сопротивления регулировочного реостата (положение движка) производится при помощи так называемой «горячей клавиши», определяемой во вкладке Component Properties/Value/Key. Уменьшение номинала производится нажатием «горячей клавиши», а увеличение – совместным нажатием «горячей клавиши» и клавиши «Shift».

Результаты измерения заносятся в таблицы. В таблицы записываются только показания измерительных приборов – вольтметра и амперметра (графа «Наблюдаемые величины»). Номиналы сопротивлений, отнесенные в графу «Вычисленные величины», рассчитываются с использованием известных формул. Результаты исследования схемы (рис. 2.3, а) заносят в табл. 2.1, схемы (рис. 2.3, б) заносят в табл. 2.2.

Источник

Схемы регулирования напряжения на зажимах приемника

Схемы регулирования напряжения на зажимах приемникаПриемниками электрической энергии цепей постоянного тока могут быть лампы накаливания, нагревательные приборы, электролизные ванны, электродвигатели и др. При значительных мощностях и необходимости регулировать напряжение питания применяют источник энергии с регулируемым напряжением. При относительно небольших мощностях напряжение и ток регулируются при помощи переменных резисторов — реостатов .

В простейшем случае реостат может быть включен последовательно с приемником . При изменении сопротивления реостата изменяются ток I и напряжение Uпр на зажимах приемника (рис. 1, а). Такая схема может служить для регулирования тока и напряжения в сравнительно узких пределах.

Если требуется регулирование напряжения Uпр и тока Iпр приемника в широких пределах при неизменном напряжении сети , то применяется потенциометрическая схема (рис. 1,6).

Схемы регулирования напряжения на зажимах приемника

Рис. 1. Схемы регулирования напряжения на зажимах приемника: а — с последовательным включением реостата , б — потенциометрическая схема

Сопротивление грег реостата выбирают в несколько раз меньшим сопротивления приемника, что при обычном оборудовании выполнимо для маломощных приемников. Если rпр r рег , то с некоторой погрешностью для небольших токов приемника напряжение Unp на его зажимах определяется как

Напряжение на зажимах приемника будет изменяться прямо пропорционально перемещению подвижного контакта — линейно зависеть от перемещения. Если учесть ток приемника, возрастающий при увеличении напряжения U п p, то эта зависимость будет нелинейной.

Схема регулирования напряжения на зажимах приемника — схема делителя напряжения

Рис. 2. Схем а регулирования напряжения на зажимах приемника — схема делителя напряжения

Если требуется одно или несколько различных напряжений питания приемников при неизменном напряжении сети Uc, то применяется схема делителя напряжения , показанная на рис. 2 . Если сопротивления участков r 1 и r2 относительно малы по сравнению с сопротивлениями r1пр и r2пр, получим

При значительных мощностях в качестве делителей напряжения применяются устройства, потери энергии в которых относительно невелики.

Источник



Лабораторная работа №3. Регулирование тока и напряжения приемника

Регулирование тока и напряжения приемника.

Цель работы: Ознакомиться со способами регулирования тока и напряжения на приемнике и преимуществом практического применения каждого способа регулирования.

Основные теоретические сведения.

Ток и напряжение приемника можно регулировать с помощью реостата (рис. 3-1) и с помощью делителя (рис. 3-4).

Ток и напряжение UН в цепи с последовательным соединением RР и RН (рис. 3-1) связаны с величиной сопротивления регулировочного реостата RР соотношением:

В соответствии с уравнением (3.2) построена кривая на рис. 3-2.

При увеличении сопротивления приемника RН, и неизменном максимальном значении сопротивления регулировочного реостата (Rр=0¸Rрмакс) пределы регулирования напряжения на приемнике сужаются (рис. 3-3.)

При регулировании реостатом для расширения пределов и более плавного регулирования можно применить несколько реостатов, соединенных последовательно.

Напряжение UН в цепи с параллельным соединением Rg и Rн (рис. 3-4) связано с введенной частью делителя R1, (параллельной приемнику) соотношением:

В соответствии с уравнением (3.4) построены кривые относительно выходного напряжения UН/U=f(l) для различных b (рис. 3-5.).

1. Источник питания 36 В.

2. Резисторы: Rр=0¸100 Ом, R3=75 Ом.

3. Измерительные приборы: амперметр, вольтметр.

Рассмотреть два способа регулирования тока и напряжения на приемнике при различных нагрузках:

1) с помощью регулировочного сопротивления, включенного последовательно с источником питания и приемником.

2) с помощью делителя напряжения.

Порядок выполнения работы.

1. Регулирование с помощью регулировочного сопротивления.

1.1.Собрать для исследования электрическую цепь, схема замещения которой приведена на рис. 3-6.

В качестве регулировочного сопротивления используется сопротивление RР (R=0¸100 Ом, Р=50 Вт), в качестве приемника RН1 используется резистор R4 = 36 Ом, и в качестве приемника RН2 – резистор R3 = 75 Ом.

1.2. Изменяя сопротивление регулировочного реостата RР при RН1 снять показания приборов для 5-6 точек и занести их в таблицу 1.

1.3. Тот же эксперимент повторить при Rн2и занести данные в таблицу 2.

№ п/п Данные измерений Данные вычислений Rн2=75 Ом
U1 , B U2 , B I , A Rр ,Ом Rр/Rн2 U2/U1
1.
2.
3.
4. ^
5.
6.

1.4. По данным измерений вычислить RР (введенную часть регулировочного реостата), U2/U1, найти отношения RР/RН1, RР/RН2.

1.5. По данным таблиц 1 и 2 построить зависимости

2. Регулирование делителем.

2.1. Собрать для исследования электрическую цепь, схема замещения которой приведена на рис. 3-7.

В качестве делителя используется сопротивление RР (R=0¸100 Ом, Р=50 Вт), в качестве приемника RН1 используется резистор R4=35 Ом, в качестве приемника RН2 резистор R3=75 Ом. Вольтметр V2 должен быть включен до ключа В1.

2.2. Изменяя положение подвижного контакта делителя напряжения вращением ручки RР, снять показания приборов для 5-6 точек при RН1 и занести эти показания в таблицу 3. При каждом данном положении подвижного контакта делителя измерить напряжение холостого хода U (при отключенном приемнике ключ В1 разомкнут).

№ п/п Данные измерений Данные вычислений Rн1=20 Ом
U1 , B U2 , B U , B I , A U2 / U1 R1 / Rg
1.
2.
3.
4.
5.
6.

2.3. Повторить опыт при сопротивлении приемника RН2=40 Ом. Показания занести в таблицу, подобную таблице 3.

2.4. По данным измерений вычислить U2 /U1, R1/Rg=U/U1

2.5. По данным таблиц построить две зависимости

, при Rн2 = 40 Оми Rн1 = 20 Ом.

Отчет должен содержать:

1. Название работы.

3. Схемы исследования.

4. Таблицы приборов и оборудования.

5. Таблицы с результатами измерений и вычислений.

6. Расчетные формулы.

7. Графики зависимостей.

1. Вывести зависимости (3.1) и (3.2) для схемы рис.3-1.

2. Как влияет отношение Rрмакс/Rн на пределы регулирования тока и напряжения при реостатном регулировании?

3. Вывести зависимость (3.3) для схемы рис. 3-4.

4. Написать зависимость тока Iот сопротивления R1 для схемы рис. 3-4.

5. Как влияет отношение b=Rн/Rgна пределы регулирования напряжения?

6. Как влияет отношение b = Rн/Rg на характер регулирования напряжения?

1. Сборник задач по общей электротехнике/Под редакцией В.С. Пантюшина.- М.: Высшая школа, 1973, №№ 1,5, 1.6, 1,12, 1,41.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Лабораторная работа №3.

Регулирование тока и напряжения приемника.

Цель работы: Ознакомиться со способами регулирования тока и напряжения на приемнике и преимуществом практического применения каждого способа регулирования.

Основные теоретические сведения.

Ток и напряжение приемника можно регулировать с помощью реостата (рис.3-1) и с помощью делителя (рис.3-4).

окI и напряжение Uн в цепи с последовательном соединением Rp и Rн (рис.3-1) связаны с величиной сопротивления регулировочного реостата Rp соотношениями:

Rн(к + 1)

В соответствии с уравнением (3.2) построена кривая на рис.3-2.

При увеличении сопротивления приемника Rн и неизменном максимальном значении сопротивления регулировочного реостата (Rp=0÷Rp макс.) пределы регулирования напряжения на приемнике сужаются (рис.3-3).

Здесь ,.

При регулировании реостатом для расширения пределов и более плавного регулирования можно применить несколько реостатов, соединенных последовательно.

апряжениеUн в цепи с параллельным соединением Rд и Rн (рис.3-4) связано с введеной частью делителя R1, (параллельной приемнику) соотношением:

Rд (1+— — ) R1

1-λ+β / λ

лиUн = ———— , (3-4)

соответствии с уравнением (3-4) построены кривые относительно выходного напряжения = ƒ(λ) для различных λ (рис.3-5).

Перечень оборудования:

Источник питания 36 В.

Резисторы: Rp=0÷100 Ом, R3=75 Ом.

Измерительные приборы: амперметр, вольтметр.

Рассмотреть два способа регулирования тока и напряжения на приемнике при различных нагрузках:

с помощью регулировочного сопротивления, включенного последовательно с источником питания и приемником,

с помощью делителя напряжения.

Порядок выполнения работы.

Регулирование с помощью регулировочного сопротивления.

Собрать для исследования электрическую цепь, схема замещения которой приведена на рис.3-6.

В качестве регулировочного сопротивления используется сопротивление Rp (R=0÷100 Ом, Р=50 Вт), в качестве приемника Rн1 используется резистор R4=36 Ом, и в качестве приемника Rн2 — резистор R3=75 Ом.

Изменяя сопротивление регулировочного реостата Rp при Rн1 снять показания приборов для 5-6 точек и занести их в таблицу 1.

Rн1=36 Ом

U1, B

U2, B

Rp, Ом

Rp/Rн1

U2/U1

Тот же эксперимент повторить при Rн2 и занести данные в таблицу 2.

Rн2=75 Ом

U1, B

U2, B

Rp, Ом

Rp/Rн1

U2/U1

По данным измерений вычислить Rp (введенную часть регулировочного реостата), U2/U1, найти отношения Rp/Rн1, Rp/Rн2.

1.5. По данным таблиц 1 и 2 построить зависимости

и

Собрать для исследования электрическую цепь, схема замещения которой приведена на рис.3-7.

В качестве делителя используется сопротивление Rp (R=0÷100 Ом, Р=50 Вт), в качестве приемника Rн1 используется резистор R4=35 Ом, в качестве приемника Rн2 резистор R3=75 Ом. Вольтметр V2 должен быть включен до ключа В1.

Изменяя положение подвижного контакта делителя напряжения вращением ручки Rp снять показания приборов для 5-6 точек при Rн1 и занести эти показания в таблицу 3.

При каждом данном положении подвижного контакта делителя измерить напряжение холостого хода U (при отключенном приемнике ключ В1 разомкнут).

Источник