Журавлёва Светлана ЭС-3-19 Лабораторная ТОЭ. docx. Лабораторная работа 2 активный двухполюсник постоянного тока (Работу выполнил студент группы эс319 Курбанова Альбина)

• Название: Лабораторная работа 2 активный двухполюсник постоянного тока (Работу выполнил студент группы эс319 Курбанова Альбина)
• Дата: 19.11.2020
• Размер: 101.26 Kb.
• Имя файла: Журавлёва Светлана ЭС-3-19 Лабораторная ТОЭ. docx.docx
• Тип: Лабораторная работа; #152024

Лабораторная работа № 2

«АКТИВНЫЙ ДВУХПОЛЮСНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА»

(Работу выполнил студент группы ЭС-3-19 Курбанова Альбина)

Цель работы

Освоение метода эквивалентного генератора (активного двухполюсника), исследование линейных зависимостей токов, напряжений
в электрических цепях и принципа компенсации.

Краткие теоретические сведения

В любой электрической цепи всегда можно мысленно выделить одну какую-то ветвь, а всю остальную часть схемы, независимо от ее структуры
и сложности, условно изобразить некоторым прямоугольником, который называется двухполюсником. Если в двухполюснике имеется источник энергии, то его называют активным, а если источники энергии отсутствуют, то пассивным.

Когда требуется определить значения тока в некоторой ветви для различных значений сопротивления в этой ветви в то время как в остальной схеме сопротивления, а также ЭДС и токи источников постоянны,
то наиболее эффективно применение метода эквивалентного генератора.

Теорема об эквивалентном генераторе формулируется следующим образом: если активную цепь, к которой присоединена некоторая ветвь, заменить источником с ЭДС, равной напряжению на зажимах разомкнутой ветви, и сопротивлением, равным входному сопротивлению активной цепи, то ток в этой ветви не изменится.

При теоретическом определении параметров эквивалентного генератора их расчет осуществляется в два этапа:

1. Любым из известных методов расчета линейных электрических цепей определяют напряжение на зажимах активного двухполюсника при разомкнутой исследуемой ветви.

2. При разомкнутой исследуемой ветви определяется входное сопротивление активного двухполюсника, заменяемого при этом пассивным. Данная замена осуществляется путем устранения из структуры активного двухполюсника всех источников энергии, но при сохранении всех сопротивлений.

Ток, протекающий в нагрузке, определяется по второму закону Кирхгофа для контура, образованного параметрами двухполюсника и ветвью нагрузки.

Экспериментально параметры эквивалентного генератора можно определить двумя методами:

1) методом холостого хода и короткого замыкания, где

E_эг =U _хх ;

U _хх – напряжение на зажимах эквивалентного генератора при отключенной нагрузке (R_н = ∞),

I _кз – ток в проводнике, замыкающем накоротко нагрузку (R_н = 0 );

2)  методом двух нагрузок по формулам

,

где U₁ и U₂ – напряжения на зажимах эквивалентного генератора при первой и второй нагрузках,

I₁ и I ₂ – величины токов при тех же нагрузках.

Методом двух нагрузок пользуются в тех цепях, где производить опыт короткого замыкания нежелательно.

Мощность, развиваемая эквивалентным генератором, определяется
по формуле:

.

Режим, когда R_н = R_вх называется согласованным. При нем мощность P_эг будет максимальна.

Если в линейной электрической цепи изменяется ЭДС или сопротивление в какой-либо одной ветви, то две любые величины (токи или напряжения) двух любых ветвей связаны друг с другом линейными зависимостями вида: .

При опытном определении коэффициентов а и b достаточно найти значения двух токов (или напряжений) при двух различных режимах работы схемы, и затем решить систему из двух уравнений с двумя неизвестными.



Собрать схему на лабораторном стенде в соответствии со схемой предварительного задания (см. рис.1,2), предусмотрев в ней включение миллиамперметров в ветвях с резисторами R₁, R₂, R₃. Заполнить табл. 3.






Таблица 3

№ схемы	Е1, В	R1, Ом	R3, Ом	R4, Ом	R5, Ом	R6, Ом
1	12	3	2	1	5	6

6. Рассматривая цепь относительно резистора R₂ как активный двухполюсник, определить параметры этого двухполюсника E_эг, R_вх по методу холостого хода и короткого замыкания. Рассчитать входное сопротивление. Значение входного сопротивления записать в табл. 4.
Таблица 4

R2, Ом	I1, А	I2, А	I3, А	U2, В	Р2, Вт
Rвх =7	12	-0,572	-9,142	6,005	2,29
0	12	-1,715	-8,57	0	0
	12	0	-9,428	6,005	0

7. Измерить токи I₁, I₂, I₃ и напряжение U₂. при R₂ = R_вх. Результаты записать в табл.4.

8. Изменяя значение сопротивления R₂ с шагом, заданным преподавателем, измерить токи I₁, I₂, I₃ и напряжение U₂. Рассчитать мощность в ветви с сопротивлением R₂ ( ). Полученные данные занести в табл. 4.

8. Определить коэффициенты линейных уравнений a, b, c,d(U₂ = a + bI₂, I₁ = c + dI₂). Для этого необходимо из табл. 4 взять по 2 любых значения
U₂, I₂ и I₁ и, подставив эти значения в формулы, определить коэффициенты.

9 . Построить графики зависимостей:

- I₁(I₂),

- I₃(I₂),

- U₂(I₂) ,

- I₂(R₂),

- P₂(I₂).

Нанести на них точки (I₂, R₂, P₂), полученные при расчете
в подготовительном задании.






Контрольные вопросы

1. 
   Что понимают под активным и пассивным двухполюсником?
   

Если в двухполюснике имеется источник энергии, то его называют активным, а если источники энергии отсутствуют, то пассивным.

2. 
   Как рассчитать параметры активного двухполюсника (E_эг, R_вх)?
   

Экспериментально параметры эквивалентного генератора можно определить двумя методами:

1) методом холостого хода и короткого замыкания, где

E_эг =U _хх ;

U _хх – напряжение на зажимах эквивалентного генератора при отключенной нагрузке (R_н = ∞),

I _кз – ток в проводнике, замыкающем накоротко нагрузку (R_н = 0 );

2)  методом двух нагрузок по формулам

,

где U₁ и U₂ – напряжения на зажимах эквивалентного генератора при первой и второй нагрузках,

I₁ и I ₂ – величины токов при тех же нагрузках.

3. 
   Какие режимы работы эквивалентного двухполюсника вы знаете?
   

В зависимости от соотношений между реактивными сопротивлениями x_L и x_C двухполюсник может быть: индуктивными при условии x_L> x_C, емкостным при x_L< x_C и чисто активным при x_L= x_C. Случай, когда x_L= x_C называют режимом резонанса напряжений.

4. 
   Как записывается условие передачи максимальной мощности
   от активного двухполюсника к пассивному?
   

Мощность, развиваемая эквивалентным генератором, определяется
по формуле:

.

5. 
   Каким уравнением связаны токи k-ой и t-ой ветвей?
   

Если в линейной электрической цепи изменяется ЭДС или сопротивление в какой-либо одной ветви, то две любые величины (токи или напряжения) двух любых ветвей связаны друг с другом линейными зависимостями вида: .

6. 
   Как рассчитываются коэффициенты этого уравнения?
   

При опытном определении коэффициентов а и b достаточно найти значения двух токов (или напряжений) при двух различных режимах работы схемы, и затем решить систему из двух уравнений с двумя неизвестными.