02 Электрические схемы. Отчет по заданию 2 по дисциплине Электротехника и электроника
 Скачать 223 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого» Институт политехнический Кафедра промышленных технологий Отчет по заданию 2 по дисциплине «Электротехника и электроника» Вариант № 5
Великий Новгород 2021 Задание 2. Электрические схемы цепей Цель работы Закрепление знаний об электрических принципиальных схемах. Приобретение навыков составления схем замещения с экспериментальной проверкой результатов. 2. Краткие теоретические сведения Схема − это графическое изображение электрической цепи. Различают несколько способов изображения цепи: эскизное (натурное) изображение, наглядным примером которого изображение цепей в программе «Начала электроники»; изображение цепей с помощью условных обозначений, которое называют принципиальной схемой. Принципиальная схема электрической цепи показывает назначение и взаимодействие всех электротехнических устройств. Однако по принципиальной схеме нельзя рассчитать режим работы электротехнических устройств цепи. Для этого необходимо каждое из устройств цепи представить схемой замещения. Схема замещения электрической цепи является ее количественной моделью и состоит из идеализированных элементов, выбранных из условия достаточно хорошего приближения в описании процессов, происходящих в электрической цепи. Выделяют пассивные элементы схемы замещения и активные элементы схемы замещения. Пассивные элементы схемы замещения − сопротивление, индуктивность и емкость. Сопротивление. Электрическим сопротивлением обладают не только резисторы, реостаты, но и проводники, конденсаторы, катушки индуктивности. Все устройства, обладающие электрическим сопротивлением, необратимо преобразуют электрическую энергию в тепло. Поэтому в схемах замещения, где надо учесть необратимое преобразование энергии, включается сопротивление. Единица измерения сопротивления называется Ом и обозначается  или  . Обратная величина называется проводимость, обозначается  или  . Единица измерения проводимости называется Сименс. Сопротивление участка цепи определяется из выражения ,где  − мощность, рассеиваемая на участке цепи,  − ток в участке цепи.Индуктивность − идеальный элемент со способностью накапливать магнитное поле. Считается, что индуктивностью обладают только катушки индуктивности. Единица измерения индуктивности называется Генри (Гн). На схемах катушки индуктивности обозначают буквой L. Емкость − идеальный элемент, характеризующий способность участка электрической цепи накапливать электрическое поле. Полагают, что этим свойством обладают только конденсаторы, а емкостью остальных элементов пренебрегают. Единица измерения емкости называется Фарада (Ф). На схемах конденсаторы обозначают буквой С. Активные элементы схемы замещения. Любой источник электрической энергии можно представить в виде источника электродвижущей силы (ЭДС) или источника тока, которые в свою очередь подразделяются на источники идеальные и реальные. Идеальный источник ЭДС это источник электрической энергии, напряжение на зажимах которого, неизменно при любом протекающем токе. Внутреннее сопротивление такого идеального источника равно нулю. Идеальный источник тока это источник электрической энергии с неизменным значением тока при любом значении напряжения на зажимах. Внутреннее сопротивление такого источника бесконечно велико. Реальные источники энергии отличаются от идеальных источников, наличием конечного внутреннего сопротивления. Любой реальный источник ЭДС можно преобразовать в источник тока, и, наоборот, с помощью формул эквивалентных преобразований  ,  ,  , ,где  − значение тока источника тока,  − значение ЭДС источника,  − внутреннее сопротивление источника тока,  − внутреннее сопротивление источника ЭДС. Источник ЭДС с внутренним сопротивлением во много раз большим, чем сопротивление участка цепи, можно считать источником тока.Стрелка в обозначении источника ЭДС на Рисунке 2.1 направлена от точки низшего потенциала к точке высшего потенциала. Стрелка напряжения на зажимах источника направлена в противоположную сторону, от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом.  Рисунок 2. 1 Основные определения, относящиеся к схемам. Неразветвленная цепь − цепь, через все элементы которой, протекает один и тот же ток. Разветвленная цепь − это сложная комбинация соединений пассивных и активных элементов. Ветвь − участок электрической цепи, по которому проходит один и тот же ток. Узел − место соединения двух и более ветвей электрической цепи. Узел, в котором сходятся две ветви, называется устранимым. Узел является неустранимым, если в нем соединены три и большее число ветвей. Узел в схеме обозначается точкой. Последовательнымназывают такое соединение участков цепи, при котором через все участки проходит одинаковый ток. При параллельном соединении все участки цепи присоединяются к одной паре узлов, находятся под одним и тем же напряжением. Контур − любой замкнутый путь, включающий в себя несколько ветвей. 3. Порядок выполнения задания Запустите программу «Начала электроники». Составьте цепь, представленную на Рисунке 2.2.  Рисунок 2.2 Отметьте, сколько узлов и ветвей содержит схема. Схема содержит три ветви и два узла Введите значения параметров элементов: ЭДС источника и допустимые рабочие напряжения элементов примите равными 50В; мощности ламп накаливания и нагревательного элемента установите 2, 5, 10 Вт соответственно. Внутреннее сопротивление источника ЭДС установите 0.1 Ом. Измерьте силу токов в ветвях цепи напряжения и мощность, рассеиваемую на элементах. Результаты занесите в Таблицу 2.1 в строки ячеек напротив цифры 1. Рассчитайте значения сопротивлений элементов цепи и занесите результаты в Таблицу 2.1. Составьте схему замещения цепи, представленную на Рисунке 2.3.  Рисунок 2.3 Введите значение внутреннего сопротивления источника ЭДС равным 0.001 Ом, а величины сопротивлений резисторов схемы замещения рассчитанным значениям. Резистор сопротивлением 0.1 Ома в цепи источника замещает его внутреннее сопротивление. Значение допустимой мощности рассеяния резисторов должна быть не менее мощности элементов в исходной схеме. Включите цепь и проведите измерение. Результаты занесите в строки Таблицы 2.1 напротив цифры 2. Совпадают ли результаты первого и второго циклов измерений? 4. Контрольные вопросы Свойствами какого идеального элемента обладает источник энергии, внутреннее сопротивление которого мало по сравнении с сопротивлением нагрузки? Источник энергии, внутреннее сопротивление которого мало по сравнению с сопротивлением нагрузки, приближается по своим свойствам к идеальному источнику ЭДС Свойствами какого идеального элемента обладает источник энергии, с очень большим внутренним сопротивлением, по сравнении с сопротивлением нагрузки? Идеальным источником тока Какой параметр, кроме сопротивления, учитывается в модели резистора в программе «Начала электроники», Мощность резистора Какой параметр, кроме емкости, учитывается в модели конденсатора в программе «Начала электроники», Напряжение на конденсаторе К чему приведет превышение значений допустимой мощности рассеяния резистора и максимального рабочего напряжения конденсатора? На резисторе превышение тока, как следствие повышенный нагрев. При значительном превышении рабочего напряжения на конденсаторе, между его обкладками происходит электрический пробой. На корпусе пробитых конденсаторов можно обнаружить потемнения, вздутия, тёмные пятна и другие внешние признаки неисправности элемент Таблица 2.1
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, В