Электротехника лабораторные работы

Метод эквивалентного генератора напряжения. Позволяет определить ток в любой ветви сложной цепи, не определяя истинных токов в других ветвях. Данный метод используют в практике расчета токов, мощностей и т.п., особенно в специальных курсах при расчетах усилительных импульсных устройств и др.

Ток, согласно методу эквивалентного генератора напряжения, определяется по формуле

  (2.2)

где – сопротивление ветви, в которой рассчитывается ток ;

– напряжение эквивалентного генератора, определяемое как напряжение в исследуемой ветви при ее обрыве– напряжение холостого хода;  – внутреннее сопротивление генератора.

можно определить:

а) экспериментально, используя зависимость (2.2), если закоротить  (опыт короткого замыкания);

б) аналитически, расчетным путем, исключив из схемы все ЭДС, но оставив их внутренние сопротивления, преобразовав всю схему к одному сопротивлению относительно точек разрыва.

Общая методика расчета цепи по методу эквивалентного генератора следующая:

1. Размыкается ветвь, в которой необходимо определить ток.

2. Опытным или расчетным путем определяется напряжение между точками разрыва –

3. Все источники из схемы выключаются и заменяются их внутренними сопротивлениями. Относительно точек разрыва определяется опытным или расчетным путем эквивалентное сопротивление схемы, которое является внутренним сопротивлением эквивалентного генератора –

Потенциальная диаграмма. Потенциальной диаграммой называют графическое изображение распределения потенциала в электрической цепи в зависимости от сопротивлений участков цепи и электродвижущих сил источников энергии. Второй закон Кирхгофа удобно иллюстрирован построением потенциальной диаграммы.

Построим потенциальную диаграмму для контура 2-4-5-6-1-3-2 – (рис.2.3), учитывая что ток течет от точки большего потенциала к точке с меньшим потенциалом.

Параметры схемы:  токи  ЭДС  Заземляется точка 2,    переход через ЭДС ,

 

 

 

Диаграмма построена на рис.2.3.

2

Рис.2.3

Домашнее задание

1. Изучить методы расчета электрических цепей: метод узловых напряжений, метод двух узлов, метод эквивалентного генератора напряжения. Ознакомиться с объемом и содержанием лабораторного задания.

2. Рассчитать токи в схеме (рис 2.4) по данным табл.2.1 согласно варианту:

а) методом узловых напряжений. По рассчитанным узловым напряжениям определить токи в ветвях; данные занести в табл. 2.2 ;

б)методом эквивалентного генератора напряжения. Определить ток в сопротивлении нагрузки. При расчете напряжения холостого хода расчет токов произвести методом двух узлов. Все данные расчетов занести в табл. 2.2.

2

Рис.2.4

 Таблица 2.1

№ вар.

Е2,

В

Е4,

В

R1, кОм

R2, кОм

R3, кОм

R4, кОм

R5, кОм

R6, кОм

Баз. узел

Нагруз-ка

Контур потен-

циальной диаграммы

1

52

27

4,1

3,7

3,8

2,8

7,2

4,7

2

4–5–1–2–3–6–4

2

52

27

4,2

4,5

4,0

2,6

7,0

5,2

1

1–2–4–6–3–1

3

12

52

4,3

4,3

3,8

2,5

7,5

5,1

3

3–6–4–2–1–3

4

52

12

4,0

3,2

7,2

4,1

7,2

5,5

3

2–1–5–4–6–3–2

5

12

53

4,1

3,3

3,2

2,7

7,5

3,7

2

3–1–5–4–2–3

6

12

53

4,4

3,3

7,9

3,3

7,5

1,5

1

1–5–4–2–3–1

Таблица 2.2

Данные

Метод узловых напряжений

Метод двух узлов

Узловые

напряжения

Токи ветвей

Узловое напряжение

Токи ветвей

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Расчетные

Эксперемен-тальные

Метод эквивалентного

генератора

Опытные данные для построения потенциальной диаграммы –напряжения участков цепи

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

Описание лабораторной установки

Экспериментальная установка состоит из лабораторного макета, двух источников постоянной ЭДС на щитке питания.

На верхней гетинаксовой панели макета изображена схема элементов цепи (см. рис. 2.4), смонтированных внутри макета. На панель выведены зажимы для подключения источников питания, зажимы узлов 1, 2, 3, 4 для измерения узловых напряжений, зажимы и тумблеры в ветвях с сопротивлениями позволяющие измерить токи в этих ветвях; приборы – вольтметр и миллиамперметр.

Последовательность выполнения работы

1. Проверить соответствие параметров макета и заданных табл. 2.1 параметров варианта. С учетом заданного положительного направления на схеме рис.2.4 источников ЭДС подключить ЭДС

2. Экспериментально определить токи по методу узловых напряжений. Собрать схему рис 2.4. Вольтметром измерить напряжение между базисным узлом и всеми остальными, записать их в табл.2.2. Измеряя узловые напряжения, обратить внимание на направление напряжения. При включении прибора учитывать указанную на передней панели прибора полярность. Так, если при измерении напряжения  произойдет отклонение стрелки влево за 0, следует поменять местами зажимы прибора, сделать измерение и записать . Пo показаниям амперметров определить токи в ветвях токи второй и четвертой ветвей рассчитать по первому закону Кирхгофа. Результаты опыта сравнить с расчетными данными, полученными при выполнении домашнего задания, и записать в табл.2.2.

3. Экспериментально определить токи ветвях по методу двух узлов. На схеме, приведенной на рис.2.4, разомкнуть тумблер в ветви нагрузки, замерить вольтметром напряжение между двумя узлами схемы, замерить амперметром токи в ветвях. Данные занести в табл.2.2.

4. Экспериментально определить ток в ветви по методу эквивалентного генератора напряжения:

а) опыт холостого хода. Разомкнуть тумблер в ветви нагрузки, замерить вольтметром напряжение холостого хода , равное напряжению эквивалентного генератора;

б) опыт короткого замыкания. В схеме рис.2.4 параллельно ветви нагрузки включить амперметр, измерить им ток короткого замыкания в ветви с сопротивлением нагрузки;

в) по данным опытов холостого хода и короткого замыкания определить внутреннее сопротивление генератора:

г)определить ток в ветви нагрузки   сравнить его с рассчитанным в домашнем задании. Данные занести в табл.2.2.

5. Снять экспериментальные данные для построения потенциальной диаграммы для контура, заданного в табл.2.1.

6. Построить потенциальную диаграмму.

Основные вопросы по работе

1. Сущность метода узловых напряжений и составление системы уравнений по данному методу.

2. Последовательность расчета сложных электрических цепей методом узловых напряжений.

3.Теорема об эквивалентном источнике напряжений.

4. Преобразование источников ЭДС в эквивалентный источник тока.

5. Теорема об эквивалентном источнике тока. .

6. Последовательность расчета электрических цепей методом эквивалентного источника напряжения,

7. Способы определения . Построение потенциальной диаграммы.

9. Расчет и построение потенциальной диаграммы.

Электротехника ТОЭ типовые задания примеры Лабораторные