1.1.13. Измерение сопротивлений, мощностей и углов сдвига фаз с помощью виртуальных приборов

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 11
Оценка:
0.00 из 5.00 — оценок
Скачиваний: 0

 

Сначала включите блок «Приборы I». Затем для «включения» виртуальных ваттметров, омметров, фазометра и т.д. выберите из меню блока «Приборы I» позицию «Приборы II». При этом откроется блок с тремя приборами, которые вычисляют сопротивления, углы сдвига фаз мощности и т. д. по мгновенным значениям токов и напряжений, введенным в компьютер через коннектор.

Первые два прибора этого блока имеют свое меню, из которого выбираются измеряемые величины (см. рис. 1.14).

Для активизации прибора достаточно выбрать в соответствующих окнах две величины, через которые определяется искомая величина. Например, если на входе цепи включен вольтметр V0 и амперметр А4, то для измерения входных мощностей (P, Q, S), входных сопротивлений (R, X, Z), а также угла сдвига фаз между напряжением и током (j=yU-yI), необходимо в верхнем окне прибора выбрать V0, а в нижнем А4. Для измерения угла сдвига фаз между токами I1и I4 (j=yI1-yI4) в верхнем окне должно быть А1, а в нижнем А4 (но не наоборот, иначе будет yI4-jI1). Для измерения частоты или периода необходимо указать только одну величину (в верхнем окне). Очевидно, что для цепи постоянного тока из перечисленных здесь величин имеет смысл измерять только активное сопротивление и активную мощность.

Третий (нижний) прибор в этом блоке производит вычисления по формуле, вводимой самим пользователем. Аргументами этой формулы могут быть 4 из 8 величин х1…х8 (не более!), измеряемых приборами первого и второго блоков. Обозначения х1…х8 имеются на рис. 1.13 и 1.14. Например, если измеряются две активные мощности – в верхнем окне мощность источника, а в нижнем нагрузки, то третий прибор можно запрограммировать на определение КПД. Для этого нужно ввести аргументы х7 и х8, напечатать формулу y = х8/х7 и щелкнуть на клавише «Начать счет».

В случае синтаксической ошибки во ведённой формуле окно формулы начинает мигать и счёт не производится.

 

Рис. 1.14

 

1.1.14. Виртуальный осциллограф

 

Виртуальный осциллограф позволяет наблюдать временные диаграммы сигналов, подаваемых на вход коннектора (двух напряжений и двух токов) в режиме «Развертка» или зависимость одного входного сигнала от любого другого в режиме «XY».

Для его включения необходимо подать на вход коннектора исследуемые сигналы, включить и настроить, как описано выше, блок «Приборы I» и выбрать в меню этого блока строку «Осциллограф». После этого на дисплее появится изображение виртуального прибора «Осциллограф» (рис. 1.15). Назначение всех его окон показано на рисунке.


Один из пяти блоков входов и вертикального отклонения луча с пояснениями показан на рис. 1.16.

 

Рис 1.15

 


Рис 1.16

 

На любой из пяти входов осциллографа можно подать сигнал с любого входа коннектора. При этом в окне входа осциллографа появляется соответствующее обозначение входа коннектора (виртуального прибора) и появляется луч на экране, цвет которого соответствует цвету фона переключателя исследуемого сигнала.

Масштаб изображения по вертикали устанавливается автоматически и изменяется ступенчато при изменении амплитуды сигнала, но его можно зафиксировать, нажав на кнопку фиксации масштаба (рис.1.16). После этого он меняться не будет. Предусмотрено и ручное плавное изменение масштаба внутри ступени.


Органы управления горизонтальным перемещением луча показаны на рис.1.17.

 

Рис.1.17

 

В правом верхнем углу осциллографа (рис. 1.13) имеется движок управления степенью сглаживания фильтра (появляется только при его включении), а также меню изменения характеристик графика: непрерывный, ступенчатый, гистограмма, точечный, размер и форма точек, толщина линий и т.п. Меню открывается при щелчке на любом из изображенных там пяти лучей

 

 

Рис.1.18

 

Кнопка «Записать в файл» позволяет записать в файл таблицу мгновенных значений всех подключенных сигналов за один период измерения. Затем их можно прочитать и обработать в программах MathCAD, Excel, Origin и др. После щелчка на этой кнопке появляется окно диалога (рис. 1.18), в котором нужно выбрать диск, папку и имя файла, в который Вы хотите записать данные и. Выбрав имя файла нажмите клавишу «Сохранить»

 


1.1.15. Виртуальный псевдоаналоговый прибор

 

Для наблюдения динамики изменения измеряемой величины более удобным является стрелочный прибор. Поэтому в комплексе «ВП ТОЭ» имеется псевдоаналоговый стрелочный прибор, который может дублировать показания любого из рассмотренных выше цифровых приборов (рис.1.6.8).

Рис.1.19

Он открывается щелчком мыши на строке «Аналоговый прибор» в меню блока «Приборы I» и подключается к любому из восьми приборов х1…х8. На нем имеется также окно выбора типа шкалы и клавиша «Инерционный – Безинерционный», с помощью которой можно замедлить или ускорить движение стрелки. Шкала прибора перенастраивается автоматически при выходе стрелки за ее пределы. Показание стрелки дублируется в цифровом виде в специальном окне прибора.

1.1.16. Виртуальный прибор «Ключ»

Виртуальный прибор «Ключ» предназначен для управления электронными ключами, транзисторами, тиристорами и другими приборами, работающими в ключевом режиме.

Он открывается щелчком на строке «Ключ» в меню блока «Приборы I». Его вид показан на рис. 1.20.

 

 

Рис. 1.20

 

После включения прибора необходимо установить исходное состояние ключей в окнах «Ключ 1» и «Ключ 2». Значение 1 в окне первого ключа соответствует наличию сигнала управления +5В на контакте 4 относительно общего контакта 7 разъема «Управление ключом» на коннекторе, значение 0 – отсутствию сигнала. Значение 1 в окне второго ключа соответствует наличию сигнала +5В на контакте 8 разъема, 0 – отсутствию сигнала. После того, как исходные состояния установлены, они переключаются каждый раз при нажатии клавиши «Переключить».

1.2. Экспериментальная часть

 

Задание

 

В электрической цепи с параллельным соединением резистора, конденсатора и катушки индуктивности (рис.1.7.1), проведите измерение тока, напряжения, активной и реактивной мощности цепи.

 

Рис.1.7.1

Порядок выполнения эксперимента

 

 

 

Рис. 1.7.2

 

V0 – действующее – 20 В

А1/А2 – действующее – 100 мА

А3/А4 - действующее – 100 мА

· Увеличьте напряжение источника до 5В и убедитесь, что пределы измерений всех приборов установлены верно. При необходимости скорректируйте их.

· В блоке «Приборы II» выберите из меню приборы «Активная мощность» и «Реактивная мощность» и «подключите» их к V0 и А1 (тем самым на входы ватт- и варметра подаются напряжение U источника питания и ток I, потребляемый от него всей цепью).

· Запишите результаты измерений в табл. 1.1.

Таблица 1.1

U, B I, A IL, A IC, A IR, A P, Вт Q, Вар
             

 

Вопрос: Почему I ¹ IR + IL + IC?

 

Ответ: …..

Вопрос: Почему здесь Q>0 и в каком случае Q будет иметь отрицательное значение?

 

Ответ: …..

2. Параметры синусоидального напряжения (тока)

2.1. Общие сведения

Переменный ток, в противоположность постоянному току, периодически меняет свое направление. Кривая (функция) переменного тока или напряжения, соответственно, может иметь различную форму. На рис. 2.1 показаны

 

 

Рис. 2.1

 

некоторые из типичных для электротехники и электроники функций. Кроме того, различают однофазные и многофазные переменные напряжения и токи. Например, электроснабжение массовых потребителей осуществляется, как правило, посредством трехфазного тока.

Последующие эксперименты ограничены синусоидальными напряжениями, которые наиболее часто встречаются в электротехнике и электронике.