Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» Кафедра «Электротехники» Лабораторная работа № 1 “ ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА” Вариант №2 Выполнил: студент группы ГР-19-01 Ковалевский А.А. Проверил: Сорокин Александр Владимирович Уфа, 2021 г. Цель работы: 1.1 Экспериментальное обоснование метода суперпозиции. 1.2 Изучение принципа компенсации тока. 1.3 Экспериментальное обоснование метода преобразования цепи с по-мощью эквивалентного генератора. 1.4 Изучение принципа компенсации напряжения. Рисунок 1 - Схема для исследования метода суперпозиции (а), схема эквивалентного генератора с нагрузкой (б) 4.1 Рассчитать и установить параметры схем. Расчёты: E1= 5 + 3*2=11 В E2= 5 + 2*2=9 В R1= 20 + 2=22 Ом R2= 20 + 2*2=24 Ом R3= 20 + 3*2=26 Ом Таблица 1 - Параметры схем для варианта №3 E1 E2 R1 R2 R3 11 9 22 24 26 4.2 Произвести эксперименты по обоснованию метода суперпозиции. Таблица 2 - Экспериментальные данные к п.4.2 E2 I1 (A1) I2 (A2) I3 (A3) U1 (V1) U2 (V2) U3 (V3) № п/п E1 1 11 0 7.647 -3.827 0.1415 7.314 -3.674 3.678 2 0 9 -3.131 6.245 0.1153 -2.995 5.995 2.998 3 11 9 4.515 2.418 0.2568 4.319 2.321 6.676 4.3 Произвести проверочный расчет токов и напряжений для п.3 таблицы 2 с применением метода двух узлов (g и h). Результат расчетов занести в таблицу 3. Ugh=(E1/R1+E2/R2)/(1/R1+1/R2+1/R3) =0,875/0,1256=6,97 В 1)U1=E1-Ugh=11-6,97=4,03 В I1=U1/R1=4,03/22=0,18 A 2)U2=E2-Ugh=9-6,97=2,03 В I2=U2/R2=2,03/24=0,08 A 3)U3=Ugh=6,97 В I3=U3/R3=6,97/26=0,27 A I1 0,18 Таблица 3 - Результат расчетов к п. 4.3 I2 I3 U1 U2 0,08 0,27 4,03 2,03 U3 6,97 4.4 Произвести эксперименты по компенсации тока в ветви между узлами g и h. I1=E1/R1=E2/R2=I2 R2=(R1*E2)/E1=18 Ом I3=0 I1=I2=0,5 A 4.5 Определить параметры эквивалентного генератора относительно ветви с сопротивлением R3 (выходные зажимы эквивалентного генератора точки g и h). Rbe=Ee/I3КЗ=10,04/0,8746=11,48 Ом Таблица 4 - Результат экспериментов и расчета к п. 4.4 Эксперимент Расчет U3XX I3КЗ Ее 10,04 0,8746 10,04 Rbe 11.48 4.6 Произвести аналитический расчет параметров эквивалентного генератора. Rbe=R1*R2/R1+R2=11,48 Ом U3ХХ=(E1/R1+E2/R2)/(1/R1+1/R2) =10.04 В Ee= U3ХХ I3КЗ= Ee/ Rbe=0,8746 A Таблица 5 - Результат расчета к п. 4.5 U3XX I3КЗ Ее Rbe 10,04 0,8746 10,04 11.48 4.8 Произвести эксперименты по компенсации напряжения в выделенном контуре K. U2=U4 U2=E1*R2/R1+R2 U4=E2*R4/R3+R4 R4=(E1*R2*R3)/(E1*R1+E2*R2-E1*R2)=(14*23*26)/(14*23+11*2614*26)=35,38 Ом Таблица 6 - Экспериментальные данные к п. 4.7 U1 (V1) U2 (V2) U3 (V3) U4 (V4) 5,500 5,500 3,500 5,500 Когда E2=E1, то R4=28,36 Ом При значении R4=28,36 Ом - независимость равновесного состояния от значений Е2 = Е1. Вывод 1) Принцип суперпозиции - электрический ток в каждой ветви линейной электрической цепи равен алгебраической сумме токов, вызываемых каждым из источников ЭДС цепи в отдельности. Этот принцип справедлив для всех линейных электрических цепей, то есть таких цепей, вольтамперные характеристики сопротивлений которых представляют собой прямые линии. Принцип суперпозиции используется в методе расчёта электрических цепей, получившем название метода суперпозиции. При расчёте электрических цепей по методу суперпозиции поступают следующим образом: поочередно рассчитывают токи, возникающие от действия каждого из источников ЭДС, мысленно удаляя остальные из схемы, но оставляя в схеме внутренние сопротивления источников, и затем находят токи в ветвях путем алгебраического сложения частичных токов. 2) Различают принципы компенсации напряжения и компенсации тока. Принцип компенсации тока заключается в том, что участок a-b схемы с током Iab можно заменить эквивалентным источником тока J=Iab, направление которого совпадает с положительным направлением тока Iab. Принцип компенсации напряжения основан на теореме о компенсации, которая гласит: в любой электрической цепи без изменения токов в ее ветвях сопротивление в произвольной ветви можно заменить источником с ЭДС, численно равной падению напряжения на этом сопротивлении и действующей навстречу току в этой ветви. 3) Использование эквивалентного генератора даёт возможность вычислить ток только одной ветви схемы.
