Южно-Российский государственный технический университет

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Южно-Российский государственный технический университет

(Новочеркасский политехнический институт)

Лабораторные работы

по курсу

«Электротехника и электроника»

ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Новочеркасск 2005

УДК 621.3.01. (076.5)

Рецензент – канд. техн. наук В.И. Рожков

Составители: И.И. Артюхова, К.В. Наталевич, А.Л. Свеколкин,

Д.Е. Синельников, Н.А. Широбоков

Лабораторные работы по курсу «Электротехника и электроника». Линейные электрические цепи / Южно-Российский государственный технический университет). Новочеркасск: ЮРГТУ, 2005. 36 с.

Лабораторные работы по линейным электрическим цепям содержат программы и руководство по исследованию установившихся режимов в простейших цепях постоянного, синусоидального однофазного и трехфазного токов. Работы включают элементы проблемного обучения и применения вычислительной техники. Предназначены для студентов неэлектрических специальностей, изучающих курс «Электротехника и электроника».

© Южно-Российский государственный

технический университет, 2005

© Коллектив авторов, 2005

Лабораторная работа № 1

ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА, НАПРЯЖЕНИЯ, МОЩНОСТИ И
СОПРОТИВЛЕНИЯ В ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: ознакомление со способами включения электроизмерительных приборов: амперметра, вольтметра и ваттметра, освоение электрических измерений этими приборами; выяснение зависимости погрешностей измерения сопротивлений от схемы включения приборов.

Программа работы

1. Ознакомиться со способами включения электроизмерительных приборов амперметра, вольтметра и ваттметра (рис, 1.1, 1.2).

2. Собрать электрическую цепь по схеме (рис.1.1а). Определить систему, предел измерения, цену деления, класс точности и внутреннее сопротивление используемых приборов. Данные занести в табл. 1.1.

Примечание. Используемые приборы: U_v = 75 В, 1_А = 1 А; измеряемое сопротивление r » 75 Ом.

3. Провести измерения тока и напряжения (рис. 1.1 а) при трех различных значениях тока (например, 7-0,4; 0,7; 1,0 А). Вычислить сопротивление по формуле для трех измерений и найти среднее арифметическое значение этого сопротивления. Занести полученные данные в табл. 1.2.

Рис. 1.1

4. Собрать электрическую цепь по схеме (рис. 1.1б). Выполнить программу п. 3.

5. По результатам измерений п.п. 3,4 и по известным внутренним сопротивлениям приборов (табл. .1.1.) , вычислить точное значение сопротивления r и определить погрешность метода измерения, обусловленную схемой включения приборов. Результаты вычислений занести в табл. 1,2.

Рис. 1.2.

6. Собрать электрическую цепь (рис. 1.2.) и провести измерение мощности при токе 1А=1 А. Используя найденное сопротивление r (п.5) и показание амперметра IА, вычислить мощность, расходуемую в виде тепла на сопротивлении r, по формуле .

Данные занести в табл. 1.2. Сравнить вычисленную мощность с измеренной P_w . Объяснить их различие.

Таблица 1.1

Технические характеристики приборов

Таблица 1.2

Данные измерений и вычислений пп. 3. 4, 5

Пояснения к работе

К пункту 1. Амперметр включают последовательно с устройством, в котором измеряется ток (рис. 1.3а).

Вольтметр подключается параллельно участку, на котором определяют напряжение (рис. 1Д6). При использовании приборов магнитоэлектрической системы в цепях постоянного тока следует учитывать их полярность (рис. 1.3).

а) б)

Рис. 1.3

Ваттметр (рис. 1.2) имеет две обмотки: тока (включается как амперметр) и напряжения (включается как вольтметр). При измерении мощности на участке цепи маркированные зажимы ваттметра (помеченные точкой или звездочкой), как правило, соединяются перемычкой.

Для определения цены деления ваттметра надо произведение предельных значений тока и напряжения, указанных на приборе, разделить на число делений шкалы,

В цепях постоянного тока мощность обычно определяется не с помощью ваттметра, а по показаниям амперметра и вольтметра (вычисляется по формуле P = Ul ). При лабораторных исследованиях записываются технические характеристики измерительных приборов (табл. 1.1).

К пункту 2. Существуют различные методы измерения сопротивлений. Имеются приборы, по шкале которых сразу можно определить величину сопротивления (омметры, мосты, компенсаторы). Однако в них сопротивления измеряются при токах и напряжениях, отличных от рабочих режимов. Ценность метода амперметра-вольтметра в том, что он позволяет проводить измерение сопротивлений при рабочих токах. Он незаменим при измерении сопротивлений, величина которых зависит от тока и напряжения, при снятии вольт-амперных характеристик нелинейных элементов.

Сопротивление при помощи метода амперметра-вольтметра определяется по формуле

'

где U , I - измеренные напряжение и ток (рис, 1.1). При идеальных вольтметре (r_v=°0) и амперметре (т_А=0) схемы а и б равнозначны (рис.1.1). Наличие внутренних сопротивлений приборов вносит погрешность.

К пунктам 3, 4, 5. В схеме (рис.1.1а) ток в амперметре равен току в резисторе, а вольтметр измеряет сумму напряжений на амперметре и резисторе, включенных последовательно. Поэтому

где r_A – внутреннее сопротивление амперметра; r – истинное значение сопротивления резистора,

,

Таким образом, истинное сопротивление резистора меньше вычисленного по показаниям приборов на величину сопротивления амперметра. В схеме (рис 1.1б) вольтметр измеряет напряжение на резисторе, а ток в амперметре равен сумме токов в резисторе и в вольтметре, включенных параллельно. Поэтому

Истинное значение сопротивления резистора определяется по формуле

Следовательно, измеренное сопротивление в этом случае меньше истинного значения r.

При измерении сопротивления методом амперметра-вольтметра относительная погрешность метода вычисляется по формуле

В схеме (рис.1.1а) она мала, если r_A<<r, а в схеме (рис 1,1б) - мала, если r_v>>r.