37337

ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Книга

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Частота колебаний напряжения Герц f [Hg] f [ Гц ] 9.Примеры выделения из третьей строки рабочего стола источника постоянного напряжения 12 V и элемента обозначающего соединение с корпусом. показан процесс выделения двух важнейших элементов любой электрической схемы: источника постоянного напряжения – 12V и знака заземления которые необходимы для построения делителя напряжения на резисторах. показан дальнейший процесс построения схемы...

Русский

2013-09-24

1.61 MB

26 чел.

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Иноземцев И.М.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА,

ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА,

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

МОДУЛЬ 1

Лабораторный практикум для студентов всех специальностей

www.msta.ru

Москва 2004

УДК. 621.317

Иноземцев И.М. Электротехника и электроника. Общая электротехника и электроника. Электротехника. Лабораторный практикум. М., МГУТУ. 2004.

Лабораторный  практикум составлен в соответствии с программами по электротехническим дисциплинам и стандартами по специальностям 21.02., 22.02., 07.02., 17.06., 27.01…..27.12., 27.13.,35.11.

Автор:   Иноземцев И. М.  проф., д.т.н.

          

Рецензент: Попов А.А. проф.

_________________________________________________

Московский государственный университет технологий и управления. 2004г. 109004, Москва, Земляной вал, 73.

                                      1.ВВЕДЕНИЕ

   Изучение  характеристик  электротехнических и электронных устройств и систем  проводятся на ЭВМ путем моделирования  их с помощью программы

«ELEСTRONICS WORKBENCH » ( пятая версия).  Основная цель проведения  лабораторных работ - закрепление знаний,  полученных при прослушивании лекций и  самостоятельного изучения электротехники и электроники по учебникам.  Одновременно ставится задача  освоения методов моделирования   электрических и электронных устройств с помощью ЭВМ.

  Исследование вариантов построения  различных  электротехнических  и  электронных  устройств путем их моделирования на  ЭВМ имеет ряд преимуществ  перед моделированием на реальных макетах. Моделирование на ЭВМ позволяет  более оперативно исследовать различные варианты построения электротехнических и электронных устройств, не тратя время на  изготовление их реальных макетов. Кроме этого многие электронные интегральные микросхемы и устройства в настоящее время так сложны и содержат так много транзисторов, что  их  изучение  на реальных макетах просто невозможно.

   При моделировании электронных систем с помощью ЭВМ упрощается  проверка   устойчивости  электронных устройств  при изменении  характеристик окружающей среды, а также параметров элементов схем во времени. Появляется также возможность  более оперативного ознакомления студентов  с новыми теоретическими и экспериментальными разработками в области электроники и электротехники.

   Естественно при изучении такой дисциплины как «Электротехника и электроника» моделирование на ЭВМ должно  дополняться проведением исследований на  реальных экспериментальных установках. Эти установки  и особенности работы с ними описываются  в отдельном лабораторном практикуме.

Описываемая ниже серия лабораторных  работ базируется на использовании пятой версии  программы «ELEСTRONICS WORKBENCH» [3]. Практически все лабораторные работы в той или иной степени модернизированы. После названия  файла каждой из работ в скобках  приводится названия файла их прототипа. Описания работ приведены для  модернизированных вариантов работ.

2.ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  И ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ МЕТОДАМ МОДЕЛИРОВАНИЯ НА КОМПЬЮТЕРАХ

  Для анализа и синтеза электрических и электронных систем широко используются различные программы и компьютерные модели, например, «МАТЛАБ», «ELEСTRONICS WORKBENCH» и др.

   Одна из наиболее развитой является система «ELEСTRONICS WORСBENCH».За последние время появилось шесть версий этой системы, охватывающих широкий круг электронных и электрических систем.

Система  «ELECTRONICS WORKBECH» имеет удобный дружественный интерфейс и содержит 13 библиотек аналоговых и цифровых компонентов, что позволяет оперативно собирать электрические схемы различных аналоговых и электронных устройств. Результаты моделирования этих устройств можно получать в виде осциллограмм и графиков. Отличительной особенностью программы является наличие контрольно-измерительных приборов.

В системе «ELEСTRONICS WORKBENCH» используются международные обозначения основных электрических величин СИ. Поэтому ниже приводится как международные, так и русские обозначения более привычные для студентов. Пояснения  к схемам «ELEСTRONICS WORKBENCH» даются на английском языке и  могут быть использованы студентами для дальнейшего совершенствования  знания английского языка.

3. МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ  CИ

                           3.1.ОСНОВНЫЕ ЕДИНИЦЫ

                                                                              ОБОЗНАЧЕНИЕ

                                                            МЕЖДУНАРОДНОЕ    РУССКОЕ

1.Время   ( секунда )                                      t [s ]                            t [ c ]

2.Длина   ( метр )                                           L  [m ]                         L [м}

3.Масса  ( килограмм )                                  m[ kg ]                        кг

4.Количество вещества ( моль )                   mol                             моль

5.Температура  ( Кельвин   )                         T [  K]                         T[ К]

6.Сила тока    ( Ампер)                                  I [  A ]                          I [ А ]

7.Сила света   ( Канделл)                               [ cd ]                            [ Кд]

3.2. ПРОИЗВОДНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

                                                        ОБОЗНАЧЕНИЕ                                              

                                               МЕЖДУНАРОДНОЕ   РУССКОЕ

1.Напряженность электрического поля             Е[V/m]                      Е [В/м]

2.Напряженность магнитного поля                    Н[А/m]                     Н [А/м]

3.Наряжение (Вольт)                                            V [V]                        U [В]

4.Ток (Ампер)                                                        I [A]                          I [A]

5.Мощность полная  (Вольт •Ампер)                  S [VA]                     S [В А ]

6.Мощность активная (Ватт)                                Р  [W· t]                   Р [В т ]

7.Мощность реактивная (Вольт•Ампер реакт. ) Q [V A r]                 Q[ВАр]

8.Частота  колебаний напряжения (Герц)           f [Hg]                       f [ Гц ]

9.Угловая частота колебаний ( радиан / сек. )    ω[ rad/ s ]                ω [рад/c]

10.Магнитная индукция  (Тесла)                          B [T]                        B [Тл]   

11.Сопротивление полное  (Ом)                           Z [Ohm]                   Z [Ом]

12.Сопртивление активное (Ом)                           R[Ohm]                   R [Ом]

13.Сопротвление реактивное (Ом)                       X[Ohm]                   X [Ом[

14.Проводимость полная ( Сименс)                     Y[Cm]                     Y [Cм]

15.Проводимость активная                                    G [Cm]                    g [Cм]

16.Проводимость реактивная                                 В [Cm]                    b [См]

17. Индуктивность ( Генри)                                    L [Hg]                     L [Гн]

18. Емкость  (Фарада)                                              C [ F]                      C[Ф]

4.ДЕСЯТИЧНЫЕ ПРИСТАВКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ

ПРИ ОБОЗНАЧЕНИИ ОСНОВНЫХ И ПРОИЗВОДНЫХ ВЕЛИЧИН

                                                                    ОБОЗНАЧЕНИЕ

                                           МЕЖДУНАРОДНОЕ                   РУССКОЕ

1018                          Экса                 [ Е ]                                         [Э]

1015                          Пета                 [ Р ]                                         [П]

1012                          Тера                 [ T ]                                         [T]

109                            Гега                 [G ]                                         [ Г ]  

106                            Мега                [M]                                         [M]

103                            кило                 [k ]                                          [ к]

102                            гекто                [h ]                                          [ г]

101                            дека                  [da ]                                        [да]

10 -1                          деци                  [d ]                                         [д]                                                          

10 -2                          санти                [c ]                                          [с]

10 -3                          милли               [m]                                         [м]

10 -6                          микро               [μ ]                                         [мк]

10 -9                          нано                  [п]                                          [н]

10 -12                         пико                 [ p]                                          [n]

10 -15                         фемто               [f ]                                          [ф]

10 -18                         атто                   [a]                                          [a]

5.РАБОЧИЕ ОКНА «ELECTRONIC WORKBENCH»

Рабочее окно программы «ELECTRONIC WORKBECH» показано на рис. В.1.

Рис.В.1.Рабочее окно программы «ELECTRONIC WORKBENCH»

  Как видно из рисунка, рабочее окно содержит большое число различных  электротехнических и электронных элементов и устройств. Это позволяет конструировать различные  электрические и электронные  устройства.

В тех случаях, когда в исходной модели того или иного устройства недостает необходимых элементов или приборов, можно дополнить схему. Построение электрических и электронных схем  с помощью системы ELECTRONICS WORKBENCH иллюстрируются  рисунками В.2 …. В.5.

В каждом квадратике нижней  и части  верхней строки рабочего  окна  зашифрован ряд элементов, объединенных  по принципу действия или по своему предназначению.  Для развертывания номенклатуры элементов,  зашифрованных в каждом  квадратике рабочего окна, достаточно  установить курсор, управляемый «мышкой», в соответствующую  клетку  строки  и  нажать левую кнопку. При этом в строках 3 и 4  рабочего окна  разворачивается  перечень зашифрованных  в данном квадрате элементов электронных схем (см. рис. В. 2). На рисунке В.2  выделены строчки 3 и 4 рабочего окна, в которых  изображены элементы, закодированы  в виде резистора (см. второй квадрат второй строчки рабочего окна). Для выделения  элементов  курсор, управляемый «мышкой», устанавливается  на изображении резистора во втором слева квадрате нижней строчки рабочего окна системы  и нажимается  левая кнопка «мышки».

Рис.В.2.Примеры  выделения из  третьей строки  рабочего стола источника постоянного напряжения  12 V и элемента, обозначающего соединение с корпусом.

На  рисунке В.2.  показан процесс выделения  двух  важнейших  элементов любой электрической схемы:  источника постоянного  напряжения –  12V  и  знака заземления, которые необходимы для построения  делителя напряжения на резисторах.   Выделение  необходимого элемента электрической схемы производится установкой  курсора, управляемого “мышкой”, в клетку с изображением  элемента  и нажатием левой кнопки “мышки”. Затем, не отпуская  клавишу,   надо передвинуть изображение элемента  в  место установки  его на электрической  схеме.

     На рисунках В.3.,В.4.,В.5.  показан  дальнейший   процесс  построения схемы делителя  электрического напряжения. На рис.В.3. проиллюстрирован процесс выведения постоянного (1kΩ) и переменного ( [R] 1kΩ /50%) резисторов.

   На рис. В.4. источник постоянного напряжения  12 V соединяется с одним из выводов постоянного  резистора, величиной 1kΩ. Другой конец  источника питания  соединяется  со  знаком корпуса, а также соединяется с  выводом  переменного резистора [R], величиной 1kΩ/ 50%.

На рисунке В.5. приведена  схема делителя напряжения, собранного из источника постоянного напряжения  12 V , двух резисторов, амперметра и вольтметра.

  При сборке моделей электронных и электрических устройств необходимо помнить, что присоединение проводников к элементам схемы, а также соединение их в узел возможно только при установке на месте узла точки, выделенной  из  квадрата нижней панели рисунка В3   в  верхнем левом  углу.

Рис. В.3.Пример  дополнительного выделения   постоянного и переменногорезисторов  величиной  1kOhm (1kΩ).

Рис. В.4.Иллюстрация построения схемы делителя напряжения на резисторах.

Рис.В.5.Пример построения схемы  резисторного делителя напряжения

с источником постоянного  напряжения, равного 12V, амперметром и вольтметром.

6.ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОПЕРАЦИЙ ПРИ  ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ С ИСПОЛЬЗОЫВАНИЕМ СИСТЕМЫ «ELECTRONICS WORKBNECH»

При проведении лабораторных работ необходимо учитывать, следующие

рекомендации:

6.1. ПОРЯДОК ВКЛЮЧЕНИЯ СИСТЕМЫ ELECTRONICS WORKBENCH:

-Включить ЭВМ, нажав кнопку ♂.

-При появлении на экране монитора таблицы нажать одновременно на клавиши клавиатуры ЭВМ:  «Ctrl», «Alt», «Delete».При этом на экране монитора появиться таблица «Вход в Windows».

-Поставить курсор в графу «ОК» и нажать левую кнопку «мышки». При этом на экране монитора высветится нижняя строчка «Пуск» с  условными изображениями режимов работы.

-Подвести курсор к десятому знаку ,считая слева направо (красный кружок), и нажать левую кнопку «мышки».При этом в верху экрана монитора появиться «Рабочий стол» системы « ELECTRONICS WORKBENCH».

-Поставить курсор на второй квадрат ( считая слева на право) верхней строки

(желтая папка) и нажать левую кнопку «мышки». При этом на экране монитора появиться таблица « Open Circuit File ».

-Подвести курсор к правой колонке таблицы в квадрат, в котором расположен знак ▼, и нажать левую кнопку «мышки» несколько раз до появления надписи «Лабораторные работы».

-Установить курсор на надписи «Лабораторные работы» и нажать левую кнопку «мышки». При этом надпись «Лабораторные работы « окрасится в черный цвет. Нажать на клавишу «Enter» клавиатуры ЭВМ. Вернуть  курсор в квадрат   со знаком ▼ и нажать на левую клавишу «мышки» два  раза. При этом в правой колонке появится надпись «Электр. и электр.».Поставить курсор на надпись «Электр. и электр.» и нажать левую кнопку «мышки».При

этом надпись «Электр. и электр.» окрасится в черный цвет. Нажать на клавишу «Enter» клавиатуры ЭВМ. После этого в левой колонке таблицы появится список лабораторных работ «Lab1.ewb. doc» ….«Lab10.ewb. doc».

-Установить курсор на надпись необходимой лабораторной работы и нажать левую кнопку «мышки». При этом надпись окрасится в черный цвет,

-Установить курсор «мышки» в квадрат «ОК» и нажать левую кнопку «мышки». При этом на экране монитора высветится схема модели стенда изучаемой лабораторной установки.

6.2.  ПОРЯДОК ВКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ МОДЕЛИ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

 Для включения электрического питания модели стенда необходимо установить курсор в квадрате  с надписью «1»  в правом вернем углу монитора и  нажать левую кнопку «мышки».

При необходимости выключить напряжение питания курсор устанавливается  в квадрате со знаком «0» и нажимается левая кнопка «мышки».

6.3. ПОРЯДОК ВКЮЧЕНИЯ ОСЦИЛЛОГРАФА И ДРУГИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Для включения осциллографа и других приборов необходимо установить курсор в квадрате изображения  прибора и  нажать левую кнопку «мышки». Затем нажать правую кнопку «мышки». При этом на экране монитора появиться таблица из трех строчек: «Help», «Component Properties» и «Delete».Установить курсор на вторую строчку «Component Properties » и   нажать левую кнопку «мышки». При этом на экране монитора появится изображение напряжений в  точках стенда, к которым  подключены входы осциллографа. Масштабы разверток изображения по оси  времени и по оси напряжений приведены в таблицах, расположенных ниже  экрана осциллографа. В этих таблицах расположены также знаки «▲и▼», позволяющие изменять масштабы по осям координат изображения,

В том случае, если изображение перемещается по экрану осциллографа, его можно остановить,  поместив  курсор в квадрате «Pause» и нажав левую кнопку мыши. Другим способом установки изображения является изменение частоты развертки осциллографа. Для этого курсор необходимо поставить в квадрат  с изображением знаков «▲ или▼» и, нажимая левую кнопку «мышки»,плавно изменять частоту развертки.

6.4. МЕТОДЫ  ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ СТЕНДА

Рассмотрим  методы изменения  величины параметров элементов схемы на примере резистора. В случае, если требуется удалить или изменить величину сопротивления резистора, необходимо:

-Выключить питание  модели электрической схемы.

-Выделить  резистор, подведя к нему курсор и  окрашивая его нажатием левой кнопки «мышки» в красный цвет.

-Затем, нажатием правой кнопки «мышки», необходимо вывести на экран монитора таблицу, состоящую из нескольких строк, в том числе  из строк   «Delete»  и «Сomponent Properties». В случае, если надо удалить резистор, курсор устанавливается на надписи «Delete» и нажимается левая кнопка «мышки».При этом  изображение резистора  устраняется со схемы стенда. В случае, когда надо изменить величину сопротивления резистора, курсор устанавливается на надписи «Сomponent Properties» и нажимается левая кнопка «мышки». При этом на экране монитора высвечивается таблица «Resistor Properties».

Величина сопротивления резистора показана в графе «Resistor {R} и состоит из двух частей: числового значения и  значений Ω,  кΩ, МΩ. Новое числовое значение сопротивления  устанавливается с помощь кнопок клавиатуры ЭВМ. Значения Ω, кΩ, МΩ  изменяются установкой курсора в квадраты со знаками   «▲ или▼» и нажатием левой клавиши «мышки».

После установки числового значения сопротивления и величины Ω, кΩ или МΩ, курсор устанавливается в квадрате «ОК» таблицы и нажимается левая кнопка «мышки». При этом на схеме стенда высвечивается новое значение величины резистора.

-Включить напряжение питания схемы.

   Изменение величин индуктивности и емкости производится подобным образом.  

7.ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕМАТИКИ  ЛАБОРАТОРНЫХ  РАБОТ

  Основной причиной, по которой  электроэнергия передается потребителю  в виде переменного гармонического (синусоидального) напряжения – возможность использования  трансформаторов, изменяющих с малыми потерями  в широких пределах величину переменного напряжения. Естественно, что чем больше напряжение, тем меньше ток, протекающий в линии передачи, и тем более тонкий провод можно использовать в ней. Поэтому  от генератора напряжения на электростанции электрическая энергия подается на трансформаторы, которые повышают напряжение до 110 кВ, 380 кВ или 760 кВ, на которые рассчитаны большинство ЛЭП, передающих электроэнергию от электростанций. В месте потребления энергии напряжение понижается с помощью трансформаторов сначала до величин 6…12  кВ, а затем до величин 680В, 380В, 220В.

Постоянное напряжение в настоящее время практически во всех случаях  формируется путем выпрямления с использованием полупроводниковых диодов  или тиристоров.

Поэтому изучение электротехнических систем на моделях  целесообразно начинать с  многофазных систем переменного тока. В лабораторной работе №1 изучается четырехпроводная трехфазная электрическая система, в которой приемники электрической  энергии   включены по схеме «звезда»,

В работе №2 исследуется с помощью модели трехфазная электрическая система, в которой приемники электрической энергии включены по схеме «треугольника».

В лабораторных работах №3 и 4  исследуются процессы в простейших электрических цепях, формирующихся при последовательном и параллельном включении R,L,C-элементов. Явления резонанса напряжений и токов наблюдаются как в электрических, так и в электронных системах, поэтому их изучение создает основу для понимания широкого круга процессов.

Пятая лабораторная работа посвящена изучению  трансформатора. Как уже отмечалось выше, трансформаторы являются основой построения практически всех электротехнических систем и их изучение важнейший раздел изучаемой дисциплины.

В исходные схемы лабораторных работ №3, №4 и №5 системы «ELEKTRONICS WORKBENCH» в процессе их усовершенствования  включены дополнительные приборы для измерения мощности и сдвига фаз между током и напряжением. Включение этих приборов необходимо для лучшего понимания  работы  изучаемых электротехнических систем.  

Лабораторные работы № 6…10 посвящены изучению основных элементов электронных систем: выпрямителей, усилителей и автогенераторов колебаний напряжения. Эти устройства являются непременными  частями  практически всех электронных систем независимо от их назначения. В лабораторной работе № 7 параллельно нагрузке выпрямителя в процессе  модернизации  стенда параллельно сопротивлению нагрузки подключен конденсатор (С1),уменьшающий пульсации выпрямленного напряжения.

Описанные в практикуме 10 лабораторных работ практически охватывают все основные темы, изучаемые в дисциплинах  «Электротехника и электроника», «Общая электротехника и электроника» и «Электротехника», включенные в стандарты по этим дисциплинам.

.

                        8.РЕКОМЕНДУЕМАЯ  ЛИТЕРАТУРА

1.А.С. Касаткин,  М.В. Немцов. Электротехника. М.: Высшая школа,2003.

2.Эектротехника и электроника в 3-х книгах под редакцией Герасимова.В.Г.  М.: Энгергоатомиздат,1997…1999.

3.В.И.Карлащук. Электронная лаборатория на IBM  PC .Программа Eleсtronics     Worкbench и ее применение. М.: 2001..

4.И.М.Иноземцев, А.Е. Краснов. Электротехника и электроника. Учебно-практическое  пособие. М.:МГУТУ,2004.

9. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

   К выполнению лабораторной работы студент допускается только после предварительной подготовки и сдачи коллоквиума по работе.  В процессе  подготовки к коллоквиуму студент должен ознакомиться с описанием работы,  проработать соответствующий  раздел  курса,  выполнить предварительные расчеты. Во время коллоквиума студент должен показать знание:
а) структурной и принципиальной схем лабораторной  установки, назначения  всех ее элементов;

б) порядок включения ЭВМ;

в) цели проводимых измерений и  характер исследуемых зависимостей;

г) порядок проведения измерений и обработки результатов измерений.   

     При сдаче коллоквиума студент должен иметь  рабочую  тетрадь  со схемами исследуемых устройств,  а также таблицами для записи опытных данных.

   Лабораторные работы  выполняются  индивидуально.

Студент допускается к работе с компьютером  после заполнения графы ф.и.о., номера зачетной книжки, и росписи в контрольном листе.

После окончания измерений студент должен выключить компьютер,  убрать рабочее место и предъявить его преподавателю.

  10. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ Каждый студент составляет индивидуальный отчет по  выполненой  лабораторной  работе.  Отчет  должен содержать:

1. Титульный лист с названием университета, факультета, кафедры, курса, специальности, дисциплины, лабораторной работы и фамилии, имени, отчества студента.

2. Цель работы.

3.Схему модели лабораторного стенда, вычерченную с помощью линейки.

4. Таблицу, содержащую результаты измерений и расчетов.

5. Векторные диаграммы и экспериментальные зависимости, осциллограммы.

Векторные диаграммы должны быть построены с помощью линейки, с соблюдением масштабов ( масштаб тока Мi, масштаб напряжения Мv), обозначением всех векторов и  сдвига фаз между векторами.

При  графическом построении экспериментальных зависимостей результаты измерений наносятся в виде точек. На осциллограммах должны быть нанесены ось времени и ось измеряемой величины. На осях должны быть обозначения измеряемых величин и масштабные метки. Масштабные метки также должны быть также нанесены на оси времени.

6.Выводы.

11.ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ ВО ВРЕМЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

11.1.ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ПОРАЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ         НАПРЯЖЕНИЕМ  ПРИ  РАБОТЕ С ЭВМ И  ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРОЙ

   Предупреждение поражения электрическим током одна из основных задач охраны труда на всех предприятиях независимо от их назначения и характера производственной деятельности. Электрическое сопротивление  тела человека  в основном  определяется сопротивлением поверхностных слоев  кожи и  при неповрежденной  сухой коже  лежит в пределах 10…100 кОм. При влажной  коже оно снижается до 1…2 кОм, а при повреждении верхнего слоя кожи до 500…1000 Ом. Сильно снижается сопротивление кожного покрова после  приема даже небольших доз алкоголя.

В то же время известно, что  протекание через ткани сердца токов, превышающих  15–20 мкА,  оказывает  неблагоприятное воздействие и может вызвать аритмию (нарушения регулярности сокращений мышц сердца) , развивающуюся через несколько часов после поражения электрическим напряжением.  Сила тока, оказывающего неблагоприятное влияние на дыхательный центр человека, также очень мала, порядка 20…25 мкА.     Поэтому  потенциально опасным является длительное двухполюсное  прикосновение к оголенным  проводам или контактам, находящимся под напряжением 1,5…2,0В.

К сожалению человек начинает ощущать действие протекающего через ткани тока начиная с 0,6–1,5 мА, а  уже при токе 10–15 мА не может  самостоятельно разорвать цепь поражающего его тока.

Чаще всего  поражения электричеством  возникают при случайных прикосновениях  к оголенным проводам, находящимся под напряжением, а также металлическим конструктивным  частям электрооборудования (корпуса, кожуха и др.) при повреждении  изоляции проводов.

 Известны случаи гибели людей в результате длительного     контакта кожного покрова с  оголенными выводами  аккумуляторных батарей с напряжением, равным 6 В. Отмечаются также случаи гибели животных при контактах с  проводами оград, находящимися под напряжением, равным  12В.

    Поэтому категорически запрещается  вскрывать защитные корпуса ЭВМ и другой электронной аппаратуры  при  включенном электрическом напряжении.

11.2.ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ПОРАЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ НАПРЯЖЕНИЕМ ПРИ РАБОТЕ С ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ АППАРАТУРОЙ

В соответствии с правилами электрической безопасности требуется снабжать надежной изоляцией, прочными ограждениями токоведущие части, напряжение которых превышает 65В в сухих помещения, 36В и 24В в помещениях с повышенной влажностью, и 12В в особо опасных влажных  помещениях.

При проведении работ  в помещениях с повышенной опасностью,  для питания освещения и инструмента следует применять источники  энергии пониженного напряжения. Источниками электрической энергии  с пониженным  напряжением обычно являются специальные переносные трехфазные трансформаторы.  При их использовании необходимо обеспечить надежное заземление,  как  нулевого провода трехфазного трансформатора, так и корпуса  инструмента.

   Электрическая аппаратура, находящаяся под напряжением, превышающим 250В, относится к установкам высокого напряжения. К ее эксплуатации  допускаются  только специально обученные лица, имеющие соответствующую  подготовку, сдавшие экзамен и  получившие  удостоверение.

 Аппаратура, находящаяся под напряжением 127В, 220в и выше, должна быть защищена от свободного доступа обслуживающего персонала. Всякие виды ремонта и другие работы разрешается проводить только при надежном и контролируемом отключении  электрического напряжения.    Недопустимо однополюсное касание  оголенных проводов или контактов при включенном электрическом напряжении. Известно, что  70 % электрических травм происходит при однополюсном касании, то есть прикосновении к одному из оголенных проводов электрической сети.

  Трехфазные электрические сети выполняются с глухо заземленной нейтралью и с изолированной нейтралью. Для снижения опасности поражения электрическим напряжением должны применяться трехфазные сети с глухо заземленной  нейтралью, а также защитное заземление (  см.рис 11.1) или защитное зануление (см.рис.11.2.)  корпусов электрооборудования.

Рис11.1. Схема трехфазной электрической сети с заземленной нейтралью и с заземлением корпуса электрооборудования.

В этом случае при  касании корпуса   в случае нарушения изоляции одной из фаз ток в основном протекает  через систему заземления, так как сопротивление  цепи заземления (единицы Ом – десятки Ом) значительно меньше сопртивления тела человека (кОм – десятки кОм).

 

Рис.11.2.Схема зануления корпуса электрооборудования.

Зануление корпусов электрооборудования позволяет уменьшить величину сопротивления между корпусом электрооборудования и нейтралью до  долей Ома. В протяженных трехфазных цепях с глухозаземленной нейтралью ток короткого замыкания фаз на землю велик и происходит четкое срабатывание систем защиты и отключение аварийного участка.

 

11.3.ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ  СЕТЕЙ НЕЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Электробезопасность значительно ухудшается в том случае, когда питание электрооборудования осуществляется от трехфазной сети с незаземленной нейтралью. В этом случае (см. рис 11.3) при  касании оголенного провода одной из фаз (на рис 11.3. фазы А) через тело человека протекает  ток  определяемый величиной  емкостного сопротивления проводов фаз В и С  на землю. При значительной протяженности  трехфазной сети емкостной ток оказывается большим и создает реальную опасность поражения человека.

Другим недостатком трехфазной сети с  изолированной нейтралью является возможность длительного аварийного замыкания на землю или на корпус без   срабатывания систем защиты и отключения линии электропередачи.

 В этом случае, например, при обрыве проводов одной из фаз  из-за  протекания  тока в земле создается опасность поражения человека шаговым напряжением (разность напряжений между стопами ног).   

Рис.11.3.Схема, иллюстрирующая поражение человека электрическим напряжением, при незаземленной нейтрали трехпроводной трехфазной электрической сети.

Во всех производственных помещениях, независимо от их назначения, на видном месте должен находиться набор спасательных приспособлений, включающий резиновые коврики, резиновые перчатки, галоши, щипцы с изолированными ручками для пересечения проводов, медная цепочка для короткого замыкания проводов.

11.4.НЕОБХОДИМОСТЬ НАДЕЖНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ ПО КОНТУРУ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОМЕЩЕНИЯ

В производственном помещении любого типа, в котором установлена электротехническая или электронная аппаратура, в том числе и компьютеры, должно  быть обеспечено надежное заземление корпусов аппаратуры. С этой целью по контуру помещения  проводится  специальная шина, которая надежно заземляется. Заземление осуществляется с помощью одного или нескольких металлических электродов, зарытых или вбитых в землю на глубину, большую, чем глубина промерзания почвы.

При этом чаще всего используются стальные уголковые стержни  или трубы длиной  2,5…3,0 м. Для уменьшения переходного сопротивления между электродами и землей грунт вокруг них пропитывается  раствором поваренной соли.

    Качество заземления оценивается величиной переходного сопротивления, складывающегося из контактного сопротивления и  сопротивления тока растекания в земле. Величина сопротивления должна быть не более  0,5..3,0 Ом, включая сопротивление подводящих проводов и контура заземления.

11.5.ПУТИ УМЕНЬШЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ  ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ   ИЗЛУЧЕНИЙ КОМПЬЮТЕРОВ

      Вредное воздействие компьютеров на организм человека проявляется в различных формах. В настоящее время наиболее сильно проявляется действие электромагнитных излучений  в диапазоне сверхвысоких частот. При  длительной работе за компьютером приходится также считаться с   отрицательным воздействием на центральную нервную систему, а также утомлением зрительного аппарата.

По данным контрольных измерений, у большинства компьютеров интенсивность сверхвысокочастотного ( СВЧ ) излучения на расстоянии 1м от них достигает  20…400 мкВт /см2,  при предельно допустимом уровне длительного облучения, равном 1 мкВт/см.2. Известно, что излучения  СВЧ диапазона частот особенно вредно влияют на клетки мозга и нервных тканей, а такжена клетки  глаз, почек и печени.

    За последние годы произошло существенное изменение параметров и характеристик электромагнитных излучений компьютеров. Это обусловлено, прежде всего, сдвигом излучения компьютеров в сторону более высоких частот. Если еще несколько лет назад тактовые частоты основной массы компьютеров лежали в диапазоне несколько сот мегагерц, то теперь они сдвинулись в область единиц Гигагерц. Это привело к уменьшению глубины проникновения сверхвысокочастотных (СВЧ) излучений компьютеров в ткани организма человека. Одновременно существенно понизились напряжения питания процессоров и других микросхем компьютеров (до 1,5...2,0 В ) и уменьшился ток, потребляемый интегральными схемами. В результате уменьшились мощности  излучения, как в диапазоне СВЧ, так и в диапазоне низких частот.

   Еще одна благоприятная тенденция – увеличивающийся выпуск мониторов с плоским экраном. Использование индикаторов с плоскими экранами, питающимися от низких напряжений, устраняет один из основных источников вредного действия компьютеров на организм человека - мягкое рентгеновское излучение, создаваемое высоковольтными источниками питания электронно-лучевых трубок монитора.

  В перспективе возможен перевод персональных ЭВМ на питание от аккумуляторов и солнечных батарей. Это позволит устранить еще один из основных источников вредных для организма человека импульсных магнитных полей на частотах переключения инверторов вторичных  источников питания компьютеров.

  Однако, эти положительные сдвиги  могут быть сведены на нет начавшимся выпуском новой серии компьютеров с беспроводной связью между блоками на частоте 2,45 ГГц. При этом в каждом из блоков компьютера устанавливаются все время включенные передающие устройства. Мощность передатчиков систем беспроводной  связи между компьютерами, как правило, сильно завышена из-за низкой чувствительности используемых в системах приемников.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1.

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ ПРИЕМНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПО СХЕМЕ «ЗВЕЗДА».

(Файл Lab 1.еwb)

1.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучение процессов в трехфазных электротехнических цепях при включении приемников электроэнергии по схеме «звезда».

1.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Многофазные электрические сети представляют собой совокупность нескольких однофазных цепей, в которых формируются э.д.с. одинаковой частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга. Как правило, эти э.д.с. вырабатываются одним источником сигнала. Наибольшее распространение в настоящее время получили трехфазные электрические цепи, в которых э.д.с. сдвинуты между собой на 120 градусов.

Основное преимущество многофазных систем – существенная экономия проводов. Вместо шести проводов, необходимых для передачи электрической энергии в трех однофазных системах, в трехфазной системе требуется всего три. Это преимущество особенно сильно сказывается при строительстве линий электропередачи электрической энергии на большие расстояния. Не менее важным преимуществом многофазных систем является  простота формирования вращающего магнитного поля. Это позволяет создавать и широко использовать двигатели переменного тока, не имеющие контактных колец, что обеспечивает их высокую взрывобезопасность. Искры, образующиеся при нарушениях электрического контакта на вращающихся кольцах двигателей постоянного тока, делают их взрывоопасными. Поэтому их нельзя использовать на большинстве предприятий пищевой промышленности. Кроме этого асинхронные электродвигатели переменного тока более дешевые, надежные и простые в эксплуатации по сравнению с двигателями постоянного тока. Кроме трехфазных систем, в бортовых системах питания электронной аппаратуры довольно широко используются десяти и двенадцати фазные системы.

Трехфазные электрические напряжения создаются синхронными генераторами, статорные обмотки которых расположены в специальных пазах и сдвинуты в пространстве на 120 градусов. Ротор генератора выполнен в виде электромагнита, обмотка возбуждения которого через контактные кольца и щетки подсоединена к источнику постоянного тока. При вращении ротора электромагнит последовательно пересекает обмотки статора. В результате в обмотках статора индуцируются электродвижущие силы (э.д.с.), сдвинутые по фазе на 120 градусов ( еА, еВ, еС). При направлении вращения ротора, когда порядок возбуждения Э.Д.С. в фазах совпадает с направлением вращения ротора, систему принято называть симметричной с прямой последовательностью Э.Д.С. В том случае, когда чередование Э.Д.С. будет обратным (еАВС, система называется трехфазной системой с обратной последовательностью Э.Д.С.

Для того, чтобы избежать протекания выравнивающих токов при несинусоидальной форме напряжения обмотки статора синхронных генераторов включаются по схеме «звезда». Начала обмоток обозначаются большими буквами А, В, С, а концы малыми буквами x,y,z. Концы обмоток статора синхронного генератора объединяются. Выводы обмоток А, В, С окрашиваются соответственно в желтый, зеленый, красный цвета. При включении приемников электроэнергии по схеме «звезда» концы выводов приемников электроэнергии всех трех фаз соединяются в одну общую точку, а оставшиеся три вывода соединяются с тремя фазами источника напряжения с помощью проводов, по которым протекают токи Iа, Iв, Iс. На рис. 1.1. приведена электрическая схема трехфазной электрической системы для случая соединения приемников  по схемы «звезда».

Рис.1.1. Схема трехфазной электрической системы для случая соединении приемников электроэнергии Ζа, Ζb,, Ζс  по схеме «звезда».

На схеме в кружках обозначены амперметры Iа, Iв, Iс, и вольтметры Uав,, Uвс, Uса, измеряющие  линейные токи и напряжения, а также вольтметры, измеряющие фазные напряжения Uа, UВ, UС .Буквами А , В и С обозначены линейные провода  от генератора  напряжения. Провод Ν, соединяющий точку объединения приемников электроэнергии Ζа, Ζb,, ΖС с общей точкой соединения обмоток генератора, называют нейтральным. Напряжения Uа, UВ, UС  между линейными проводами и нейтральным, называют фазными (Uф). Напряжение Uав,, Uвс, Uса между линейными проводами, называют линейными (Uл). Токи Iа, Iв, Iс, протекающие по линейным проводам, называются линейными токами.

 В рассматриваемой схеме линейные токи совпадают с фазными IЛ = IФ, протекающими через сопротивления ΖА, ΖВ, ΖС.  При одинаковых сопротивленияхнагрузок в фазах линейные напряжения в корень из трех раз больше фазных напряжений  UЛ=Uф.

Вектор тока в нейтральном проводе (IN)  равен векторной сумме линейных токов  

                                                   IN = Iа + Iв + Iс,

где Iа, Iв, Iс - векторы линейных токов.

При одинаковых сопротивлениях приемников электроэнергии в фазах ток в нейтральном проводе (IN) равен нулю (см. рис.1.3.)

1.3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СТЕНДА. Структурная схема модели стенда, с помощью которого изучаются характеристики трехфазных электрических цепей с включением приемников энергии по схеме ««звезда», приведена на рис.1.2.

Рис.1.2.Структурная схема модели стенда для изучения характеристик трехфазной цепи, приемники энергии в которой включены по схеме «звезда».

На схеме при обходе ее слева направо и сверху вниз обозначены:

-Источник трехфазного переменного тока (3_рhase).

-Предохранители (~ ~ ~), рассчитанные на токи равные одному амперу(1А).

-Вольтметры, измеряющие линейные напряжения (Vаb, Vbc,  Vca).

-Вольтметры. измеряющие фазные напряжения (Vа, Vb, Vc).

-Амперметры, измеряющие фазные ( линейные) токи (Ia, Ib, Ic).

-Переменные резисторы нагрузки (Ra,  Rc, Rb), выполненные в виде реостатов (переменных резисторов), сопротивления которых увеличиваются при перемещении движка вниз).

-Амперметр (IN), измеряющий ток в цепи нейтрального провода.

-Переключатель (Space), замыкающий или разрывающий цепь нейтрального провода.

                   1.4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с моделью стенда и порядком проведения измерений. Подготовить исходные материалы для составления отчета по работе. Для чего на отдельных листках бумаги заполнить титульный лист с фамилией, именем и отчеством студента, выполняющего лабораторную работу, затем написать название дисциплины, название и  цель выполнения работы и выписать основные расчетные формулы.

2. Включить компьютер, запустить на выполнение программу «Eleсtronics Workbench» и открыть файл «Lab.1.ewb», размещенный в папке «Электротехника и элетроника», вложенной в папку «Лабораторные работы».

3. Вычертить электрическую схему исследуемой цепи с экрана монитора, обозначив на схеме вольтметры последовательно слева на право и сверху вниз Vаb, Vbc, Vca,  Vа, Vb, Vc, амперметры слева направо IN, Ia, Ib, Ic.

4. Провести измерения всех напряжений и токов и занести их значения в табл.1.1. для следующих случаев:

а) При одинаковых сопротивлениях нагрузок во всех трех фазах при выключенном нулевом проводе.

б) При одинаковых сопротивлениях нагрузок во всех трех фазах при включенном нулевом проводе;

в) Изменить величину сопротивления в одной или двух фазах (случай несимметричной нагрузки фаз) и записать показания всех измерительных приборов при выключенном нулевом проводе;

г) Записать показания всех измерительных приборов для случая несимметричной нагрузки фаз при включенном нулевом проводе.

Таблица 1.1.

Измерено

Вычислено

Величина

Uаb 

Ubc

Uca

Uа

Uв

Uс

Iа

Iв

Iс

IN

РА

Рв

Рс

Р

Vаb/Vа

Ед. изм

В

В

В

В

В

В

А

А

А

А

Вт

Вт

Вт

Вт

5.Рассчитать по результатам измерений   значения  активных мощностей в каждой из фаз. В изучаемой схеме при чисто активных резисторах нагрузок в фазах (соs φ = 0):

                РА= UА IА;              Рв=UВ IВ;        Рс = UС  IС. 

Суммарная средняя мощность (Р), рассеиваемая на нагрузках трехфазной цепи, равна сумме мощностей, потребляемых в каждой из фаз

                                       Р= РА+ Рв + Рс.

На основании данных измерений  ( табл.1.1.) каждый студент строит векторную диаграмму для одного из режимов работы схемы.

                    ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ

Векторные диаграммы  строятся на комплексной плоскости, вращающейся против часовой стрелки с угловой частотой ω. Вектора напряжений и токов обозначаются на диаграммах жирными буквами или точками над буквами. Построение векторных диаграмм для трехфазной цепи целесообразно начинать с построения в выбранном масштабе линейных напряжений UАВ, UВС, UСА . Если комплексные сопротивления  приемников электроэнергии ZА=Zв=Zс равны между собой (симметричная нагрузка), то центральна точка диаграммы  оказывается в геометрическом центре треугольника. Строим в выбранном масштабе векторы напряжений VА, Vв, Vc на линиях, соединяющих точку 0 с вершинами треугольника. При чисто активных нагрузках в фазах (ZА=Zв=Zс=R )вектора токов IА, IВ, IС совпадают по направлению с векторами VА, Vв, Vc. Строим их в выбранном масштабе  (см.рис.1.3.).

Рис.1..3. Векторная диаграмма напряжений и токов при одинаковых активных  сопротивлениях нагрузок в фазах.

1.5. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ.

 Отчет должен содержать:

1. Титульный лист с названием университета, факультета, кафедры, курса, специальности, дисциплины, лабораторной работы и фамилии, имени, отчества студента.

2. Цель работы.

3.Схему модели лабораторного стенда, вычерченную с помощью линейки.

4. Таблицу, содержащую результаты измерений и расчетов.

5. Векторные диаграммы. Векторные диаграммы должны быть построены с помощью линейки, с соблюдением масштабов ( масштаб тока Мi, масштаб напряжения Мv), обозначением всех векторов и  сдвига фаз между векторами.

6. Выводы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2.

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПРИ ВКЛЮЧЕНИ ПРИЕМНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПО СХЕМЕ «ТРЕУГОЛЬНИКА»

2.1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучение трехфазных электротехнических систем при включении приемников электрической энергии по схеме «треугольника».

2.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

При включении нагрузок по схеме треугольника нейтральный провод отсутствует  и все приемники электроэнергии находятся под линейными напряжениями. Электрическая схема  соединения приемников электроэнергии в треугольник приведена на рис.2.1.  

Рис.2.1.Схема соединения приемников электроэнергии треугольником.

На схеме обозначены:

-Амперметры (А), измеряющие  линейные токи Ia, Ib, Ic .

-Амперметры (A),измеряющие фазные токи; Iаb, Ibс, Iсa.

-Вольтметры (V), измеряющие линейные напряжения Uаb, Ubc, Uca

омплексные сопротивления нагрузок  Ζаb, Ζbc, Ζca, включенных в фазах.

  В рассматриваемой схеме при соединении сопротивлений нагрузки по схеме треугольника линейное напряжение равно фазному Uл=Uф. При  одинаковых нагрузках в фазах линейные токи в  раз больше фазных

                                                         Iл= Iф.

При неодинаковых нагрузках фазах это соотношение не соблюдается.

   Схема соединения нагрузок в треугольник применяется, главным образом, в тех случаях, когда величины сопротивлений в фазах не равны между собой и изменяются независимо во времени. Основным преимуществом включения приемников электроэнергии по схеме треугольника является постоянство напряжений на нагрузках.

2.3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СТЕНДА. Структурная схема исследуемой модели трехфазной цепи приведена на рис.2.2.

Рис.2.2.Структурная схема модели стенда, используемого для изучения характеристик трехфазной электрической цепи, приемники энергии в которой включены по схеме треугольника.

На схеме обозначены:

-Источник трехфазного переменного гапряжения (3_phase).

-Предохранители, рассчитанные на ток, равный 1 амперу (1A).

-Вольтметры, измеряющие линейные напряжения (Uса, Uаb, Ubс).

-Амперметры, измеряющие линейные токи (Iа,  Ib, Iс ).

-Амперметры ,измеряющие фазные токи (Iаb, Ibс, Iса).

- Активные сопротивления нагрузки ( Rab, Rbc, Rаc), выполненные в виде реостатов  (переменных резисторов), величины которых увеличиваются при перемещении движка вниз),  В  исходной прогамме «Elektronics Workbench» на схеме ошибочно перепутаны обзначения сопртивлений Rbc и Rаc.  При вычерчивании схемы стенда эти обозначения  надо поменять местам.

-Переключателя, разрывающего цепь переменного тока в фазе B.

2.4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с моделью стенда и порядком проведения измерений.

2.Подготовить исходные материалы для составления отчета по работе. Для чего на отдельных листках бумаги заполнить титульный лист с фамилией, именем, отчеством студента, выполняющего лабораторную работу, затем написать название дисциплины, название  и цель выполнения работы, выписать основные расчетные формулы.

3.Включить компьютер, запустить на выполнение программу «Eleсtronics Workbench» и открыть файл «Lab.2.ewb», размещенный в папке «Электротехника и электроника», вложенной в папку «Лабораторные работы».

4.Вычертить электрическую схему исследуемой цепи с экрана монитора, обозначив на схеме вольтметры, измеряющие линейные напряжения последовательно слева на право: Vса, Vаb, Vbс; амперметры, измеряющие линейные токи Iа, Iв, Iс и амперметры, измеряющие фазные токи Iаb, Ibс, Iса.

5. Произвести измерения для следующих режимов работы:

а) При одинаковых величинах сопротивлений нагрузок во всех трех фазах.

б) При одинаковых величинах сопротивлений нагрузки во всех трех фазах и выключенном линейном проводе В (имитация перегорания плавкого предохранителя).

в) При неодинаковых сопротивлениях нагрузок во всех трех фазах.

г) При неодинаковых величинах сопротивлений нагрузок во всех трех фазах и выключенном линейном проводе В. 

д) При равных нагрузках в двух фазах и выключенной нагрузке в третьей фазе (разорван провод в цепи АВ). Результаты измерений занести в табл.2.1.

Таблица 2.1

Измерено

Вычислено

Величины

Uас

Uаb

Ubc

Iа

Iв

Iс

Iаb

Iвc

Iсa

Рab

Рbс

Рса

Р

Ед. измер.

В

В

В

А

А

А

А

А

А

Вт

Вт

Вт

Вт

6.Рассчитать величины мощностей для всех случаев по формулам:

Раb=Uab •Iab;               Рbс=Ubс •Ibс;                        Рса=Uсa •Iсa;

                                    Р= Раb + Рbc + Pca.

Результаты расчетов занести в таблицу 2.1.

6.По результатам измерений каждый студент строит векторную диаграмму для одного из режимов работы.

              ПОРЯДОК ПОСТРОЕНИЯ ВЕКТОРНЫХ  ДИАГРАММ

Вектора строим на комплексной плоскости, вращающейся против часовой стрелки с угловой частотой ω. Как и прежде вектора напряжений и токов обозначаются жирными буквами или жирными буквами с точкой над вектором. Построение векторных диаграмм для трехфазной цепи целесообразно начинать с построения в выбранном масштабе линейных напряжений Uав, Uвс, Uса  (см.рис. 2.3.).

Рис.2.3.Векторная диаграмма для случая включения приемников энергии  по схеме треугольника.

Если  сопротивления  приемников электроэнергии чисто активные Rab, Rbc, Rca и равны между собой (симметричная нагрузка), то  векторы токов Iав, Iвс, Iса  совпадают по направлению с векторами напряжений. Строим их в выбранном масштабе. Векторы линейных токов Iа,Iв,Iс связаны с векторами Iав,Iвс,Iса следующими соотношениями:

                           Iа= Iав--Iса;     Iв=Iвс--Iав ;   Iс=Iса--Iвс.

В соответствии с формулами выполняем построения векторов Iа,Iв,Iс следующим образом: строим вектора -Iса, -Iав, -Iвс и суммируем их с векторами Iав,Iвс,Iса.

2.5. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ. Отчет должен содержать:

1. Титульный лист с названием университета, факультета, кафедры, курса, специальности, дисциплины, лабораторной  работы и фамилии, имени, отчества студента.

2. Цель работы.

3. Схему модели лабораторного стенда, вычерченную с помощью линейки.

4. Таблицу, содержащую результаты измерений и расчетов.

5. Векторную диаграмму,построенную по результатам измерений. Векторная диаграмма должна быть построена с помощью линейки, с соблюдением масштабов для тока Мi, и напряжения Мv). На диаграмме должны быть обозначены все вектора  и сдвиги фаз между векторами.

6. Выводы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ ОДНОФАЗНОГО ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ. РЕЗОНАНС НАПРЯЖЕНИЙ.

Файл «Lab.3.ewb» (res.u.ewb.)

3.1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучение процессов, происходящих в электрической цепи при последовательном включении R, L, C-элементов. Исследование явления резонанса напряжений.

3.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Последовательно включенные катушка индуктивности и конденсатор образуют колебательный контур, в котором возможен резонанс напряжения (см. на рис. 3.I.)Термин «резонанс напряжения» подразумевает, что при определенном условии, а именно, равенстве реактивных сопротивлений ХLc, переменные напряжения на элементах контура L и C увеличиваются в Q раз по сравнению с напряжением подаваемым от источника на контур. Под величиной Q понимается добротность контура, равная QL/R.

Рис.3.1.Эквивалентная электрическая схема при последовательном включении резистора, индуктивности и конденсатора. 

На схеме обозначены элементы схемы R, L, C, векторы   напряжения U  и тока İ, протекающего через контур, а также векторы падения  напряжений на элементах контура UR,   и UL.

    Процессы, происходящие в исследуемой цепи (в соответствии со вторым законом Кирхгофа), описываются в случае постоянства величин R ,L , C во времени и независимости их от величины протекающего тока, линейным интегрально-дифференциальным уравнением:

                     u(t)=R •i(t)+L• d[i(t)]/dt+1/C• ∫i(t) dt,    (3.1)

где u(t) – переменное напряжение, подаваемое на колебательный контур,

R – величина сопротивления резистора ,

L – величина индуктивности,

С – величина емкости,

i(t) –-переменный ток, протекающий в цепи.

В случае, когда поступающее на колебательный контур от генератора напряжение точно описывается синусоидальной функцией, а частота колебаний напряжения (f) постоянна, для решения уравнения можно использовать метод представления напряжений и токов в виде условных векторов на комплексной плоскости, вращающейся против часовой стрелки с частотой .

Полное сопротивление для переменного тока электрической цепи, состоящей из последовательно включенных R-L-C –элементов при этом также целесообразно представлять в комплексном виде. Для того, чтобы отличить комплексные величины, их принято выделять подчеркиванием снизу. С учетом этого замечания выражение для полного сопротивления последовательно включенных элементов R-L-C записывается в следующем виде:

                     Z=|Z| exp[jt] =R+jX,     (3.2)

где R – активное сопротивление цепи,

X=X L+Xc – полное комплексное реактивное сопротивление цепи,

X L=jL=j|XL| – комплексное представление сопротивления индуктивности,

Xc=1/j C=-j|Xc| – комплексное представление сопротивления емкости.

ХL=L=2πfL – индуктивное сопротивление цепи для переменного напряжения,

Xc=1/jC – емкостное сопротивление цепи для переменного напряжения,

Z=| Z| =√ R2 + (XL –Xc)2 - модуль полного комплексного сопротивления цепи, состоящей из последовательно включенных элементов R-L-C.

Подставляя принятые обозначения  в формулу (3.1.) можно записать выражение для напряжения, приложенного к рассматриваемой цепи в следующим  виде:

                                   u(t)= i(t) | Z|= i(t)√R2 + (XL –Xc)2   (3.3)

Таким образом решение интегрально –дифференциального уравнения (3.1.)

заменено решением простейшего алгебраического уравнения.

Параметры этого уравнения легко определяются из приведенных выше выражений.

Сдвиг фаз между током и напряжением определяется  из выражения:

                                     φ= arctg X/R,                                                           (3.4.)

где Х=XLXc – полное реактивное сопротивление цепи, равное алгебраической разности величин индуктивного и емкостного сопротивлений.

                              ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНЫХ ДИАГРАММ

Для облегчения построения векторных диаграмм на вращающейся плоскости необходимо запомнить следующие основные положения:

- В цепи с активным сопротивлением ток и напряжение совпадают по фазе.

- В идеализированной цепи только с индуктивным сопротивлением без потерь напряжение по фазе опережает ток на угол, равный 90 градусов

- В цепи с чисто емкостным сопротивлением без потерь ток опережает по фазе напряжение на угол +90 градусов.

При построении векторных диаграмм надо начинать построение с вектора напряжения или тока общего для всей анализируемой цепи. В частности при последовательном включении элементов цепи надо начинать с построения вектора тока, протекающего через все элементы цепи. При параллельном включении элементов цепи построение векторной диаграммы надо начинать с вектора общего приложенного напряжения, а затем строить вектора токов, протекающих через каждую из ветвей электрической цепи.

Радиус-вектора на диаграммах выделяются жирным шрифтом или точками (черточками) над ними. При резонансе напряжений, когда ХL=Хс, полное сопротивление Z=R, то есть сопротивление контура оказывается чисто активным, а ток, протекающий через контур, достигает максимальной величины, равной

                                       i(t)макс=u(t)/R                           (3.4)

В данном случае построение векторной диаграммы надо начинать с общего для цепи вектора тока İ, затем строятся векторы напряжений. При последовательном соединении катушки индуктивности и емкости общее реактивное сопротивление цепи X равно алгебраической разности индуктивного и емкостного сопротивлений XL  и Хc. Приложенное к такой цепи напряжение можно представить в виде векторной суммы: вектора падения напряжения на активном сопротивлении (UR), совпадающего по фазе с вектором тока (İ), вектора падения напряжения на индуктивности (UL), опережающего ток по фазе на угол 90°, и вектора падения напряжения на емкости (Uc), отстающего от вектора тока на угол 90°.

При этом возможны следующие случаи:

а) Индуктивное сопротивление больше емкостного (XLС). В этом случае входное напряжение будет опережать ток по фазе на угол φ .

б) Емкостное сопротивление больше индуктивного (XLс). При этом ток опережает напряжение на угол φ.

в) Индуктивное сопротивление равно емкостному (XL =Xс). Соответственно полное реактивное сопротивление цепи (Х) равно нулю, а полное сопротивление цепи Z=R .При этом ток совпадает по фазе с напряжением (φ=0). Векторная диаграмма токов и напряжений для этого случая приведена на рис.3.2.

Рис.3.2.Векторная диаграмма для случая резонанса напряжений UL=Uc.

   Явление резонанса напряжений широко используется в электронных схемах, в том числе в автогенераторах с кварцевыми резонаторами. Эквивалентная электрическая схема кварцевого резонатора обычно представляется в виде последовательно включенных R.L и C элементов.

                 3.3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СТЕНДА.

Структурная схема модели стенда, используемого для изучения характеристик электрической цепи, состоящей из последовательно включенных катушки индуктивности и переменной емкости приведена на рис. 3.3.

Рис.3.3.Структурная схема модели стенда, используемого для изучения электрической цепи, состоящей из последовательно включенных катушки индуктивности и конденсатора.

На схеме слева направо обозначены: генератор электрического напряжения (U),вольтметр (V1) и амперметр (A1), измеряющие напряжение на контуре и ток протекающий от источника напряжения к контуру; ваттметр и фазометр с индикацией мощности, потребляемой контуром по показанию вольтметра V3, проградуированного в Ваттах на вольт (Active Power 1W/V) и вольтметра V4, проградуированного - 1 градус на милливольт (Phase Sift 1 grad/mv); вольтметра, измеряющего напряжение на катушке индуктивности (VRL); и вольтметра, измеряющего напряжение на емкости (Vc).

В изучаемой модели электрической цепи имеется возможность изменять величину емкости (С), индуктивности (L), резистора (R), а также величину напряжения, поступающего на контур от генератора напряжения электрической сети (U).

                      3.4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с описанием работы, моделью стенда и порядком проведения измерений.

2. Подготовить исходные материалы для составления отчета по работе. Для чего на отдельных листах бумаги заполнить титульный лист с фамилией, именем, отчеством студента, выполняющего лабораторную работу, Затем написать название дисциплины, название  и цель выполнения лабораторной работы и выписать основные расчетные формулы.

3. Включить компьютер, запустить на выполнение программу «Eleсtronics Workbench» и открыть файл «Lab1.ewb», размещенный в папке «Электротехника и электроника», вложенной в папку «Лабораторные работы».

4. Вычертить электрическую схему исследуемой цепи с экрана монитора, обозначив на схеме вольтметры последовательно слева на правоV1, V2, V3, V4, V5, и амперметр А1.

5. Установить величину сопротивления равной R=1 Ом. Последовательно изменяя величины L и C провести 6 измерений по два раза для каждого из случаев: 1)XL>Xc; 2)ХL=Xc; 3)ХL<Xc; Для каждого случая последовательно записывать в табл. 3.1. показания вольтметров V1,V2,V3,V4,V5, и амперметра А1.Резонанс напряжений (ХL=Xc) удобно фиксировать по показаниям фазометра, равным φ=0.

Табл. 3.1.

Измерено

Вычислено

Величины

U

(V1)

 I1

1)

 Р

(V2)

    φ

  (V3)

U RL

(V4)

Uc

(V5)

Zк

Z

R

XL

Xc

UL

UR

Ед. измер.

В

A

Вт

Градусы

В

В

Ом

Ом

Ом

Ом

Ом

В

В

XL>Xc

XL>Xc

XL>Xc

XL=Xc

ХL<Xc

ХL<Xc

ХL<Xc

При расчете параметров колебательного контура можно использовать следующие формулы:

Полное сопротивление цепи,равно

Z=| Z| =√R2 + (XL –Xc)2

Емкостное сопротивление Xc = Uc/I=1/  C=1/2 π f C.

Индуктивное и активное сопротивление катушки Zк =Uк/I; R=P/I2

Индуктивное сопротивление катушки ХL=√Zк2- R2

Коэффициент мощности cos φк =P/UI.

Напряжения на индуктивности и резисторе UL=XLI; UR=I R

Добротность контура QL/R.

6.По результатам измерений и расчетов каждый студент должен построить векторную диаграмму для одного из режимов работы. Построение диаграммы начинается с вектора тока İ (см. рис 3.4.).Вектор напряжения на катушке индуктивности равен сумме векторов Uк=UR+UL.

Направление вектора падения напряжения на активном сопротивлении UR совпадает с направлением вектора тока İ. Вектор падения напряжения на индуктивности UR опережает вектор тока на 90 градусов. Построив в масштабе вектора UR и UL и сложив их получим вектор падения напряжения на катушке индуктивности Uк, который опережает вектор тока İ на угол φк. Сложив вектора Uк и Uс получим вектор напряженияU, который как видно из диаграммы на рис3.6. отстает от вектор тока İ на угол φ, то есть векторная диаграмма построена для случая, когда ХL меньше Хс.

Рис.3.4. Векторная диаграмма для случая, когда Хс больше ХL.

7.Рассчитать значение добротности контура для случая резонанса, а также величины напряжений UL, и Uс на элементах контура при резонансе напряжений. Сравнить расчетные и измеренные значения напряжений UL, и Uс при резонансе напряжений.

3.5. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ. Отчет должен содержать:

1. Титульный лист с названием университета, факультета, кафедры, курса, специальности, дисциплины, лабораторной работы, фамилии, имени, отчества студента.

2. Цель работы.

3. Схему модели лабораторного стенда, вычерченную с помощью линейки.

4. Таблицы, содержащие результаты измерений и расчетов.

5. Векторные диаграммы, графики зависимостей напряжений, токов и других величин, построенные по результатам измерений осциллограммы напряжений и токов. Векторные диаграммы должны строится с помощью линейки, с соблюдением масштабов (например, масштаб тока Мi, масштаб напряжения Мv), обозначением всех векторов и сдвига фаз между векторами.

6/Выводы.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4.

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ. РЕЗОНАНС ТОКОВ

Файл«Lab4. ewb » (res. i. ewb.)

4.1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучение процессов в исследуемой цепи. Изучение явления резонансов токов. Изучение  построения компенсаторов реактивной мощности.

4.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

При параллельном соединении катушки индуктивности и емкости образуется колебательный контур, в котором возможен резонанс токов. Параллельное включение катушек индуктивности и емкости используется как в электрических, так и в электронных системах. В энергетических системах такое включение конденсаторов чаще всего используется для повышения коэффициента мощности (соs φ= Р/S) при преимущественно индуктивной нагрузке, создаваемой обмотками электродвигателей. Параллельное включение емкости и катушки индуктивности широко используется в приемных устройствах для выделения нужного сигнала, путем настойки резонансной частоты контура на заданную частоту и ослабления сигналов от других передающих станций.

  Эквивалентная схема электрической цепи, состоящей из параллельно включенной катушки индуктивности (R, L) и емкости (C) приведена на рис.4.1.

Рис.4.1.Эквивалентная схема электрической цепи, состоящей из включенных параллельно катушки индуктивности и емкости.

К контору подведено  внешнее переменное напряжение ~U. От источника напряжения забирается ток ( İ )   равный  векторной сумме токов, протекающих  через катушку индуктивности (İк) и через емкость  (İc)

.

                                       İ=İк+İc                                   (4.1)

Эквивалентное сопротивление катушки состоит из индуктивности (L ) и активного сопротивления провода (R) , которым намотана катушка. Величина сопротивления индуктивности переменному току равна

                                         ХL= L = 2πf L                                      (4.2)

и обычно достаточно велика, в то время как величина активного сопротивления относительно мала ( единицы Ома).

  Отношение L/R=Q называется добротностью катушки индуктивности.

    Добротность катушки индуктивности   может быть сделана очень большой, особенно, если катушка индуктивности выполнена из сверхпроводящих проводников. Такие катушки индуктивности широко используются для формирования сверхсильных магнитных полей.

   Катушка индуктивности может представлять собой дроссель или обмотку электродвигателя. В этом случае она обычно наматывается на сердечнике из электротехнической стали или другого ферромагнитного материала, относительная магнитная проницаемость которых очень велика (μ=10000 и более). В этом случае на эквивалентной электрической схеме индуктивность обозначается с черточкой с правой стороны. В этом случае величина индуктивности определяется выражением:

                                   L=K•μ•2,     (4.4)

 

где μ- относительная магнитная проницаемость сердечника,

Ẃ –-число витков провода катушки.

К– коэффициент, зависящий от конструкции катушки и сердечника.

  Из формулы (4.4) следует, что при том же числе витков, величина индуктивности возрастает в μ раз. Это позволяет для получения заданной величины индуктивности в μ раз уменьшить размеры катушек индуктивности.

   Векторная диаграмма, приведенная на рис.4,2., может быть использована для иллюстрации  действия  емкостных компенсаторов реактивной мощности.

   В электротехнических системах широко используется включение батарей конденсаторов (БК) параллельно обмоткам статоров асинхронных электродвигателей. Это позволяет уменьшить угол сдвига фаз (φ) между потребляемым контуром током (I) и подводимым напряжением (U), и соответственно увеличить коэффициент  мощности 

                                           cos φк=Р/S,     (4.5)  

где Р=UI cosφк – активная мощность, потребляемая электрической цепью,

S=U I – полная мощность, которую может отдать источник электроэнергии.

Реактивная мощность, потребляемая статорными обмотками электродвигателей, пропорциональна sin φ. Особенно велика потребляемая реактивная мощность при работе асинхронных электродвигателей в режиме холостого хода. При этом значение коэффициента мощности cos φ оказывается равным 0,2, то есть электродвигатели потребляют от источника электрической энергии всего 1/5 от его полной мощности.

 Включение параллельно обмоткам электродвигателей батареи конденсаторов позволяет увеличить величину коэффициента мощности до величин 0,95…0,97, и соответственно, улучшить использование мощности трансформаторов и генераторов переменного напряжения.

Векторная диаграмма, характеризующая процесс компенсации реактивной мощности при подключении конденсатора  параллельно катушке индуктивности, приведена на рис.4.2.

Рис.4.2. Векторная диаграмма, иллюстрирующая влияние  емкости, включенной параллельно с катушкой индуктивности, на величину угла сдвига фаз между векторами тока и напряжения (φк).

   На диаграмме показаны вектор напряжения (ů) и векторы токов, протекающих через емкость (İc) и катушку индуктивности (İк), а также вектор тока, потребляемого от сети: İ=İк+İc. При отсутствии конденсатора (С) вектор тока İк сдвинут относительно вектора напряжения (ů) на угол φк. Как следует из диаграммы, при подключении конденсатора угол φ  между напряжением, приложенным к контуру, и током, потребляемым контуром от сети, существенно уменьшается (φ<φк).

Обычно батареи конденсаторов (БК), включаемые параллельно обмоткам электродвигателей, выбираются таким образом, чтобы коэффициент мощности cosφ=Р/S  стал равен 0,95…0,97 Для полной компенсации реактивной мощности потребовалось бы использовать очень большие конденсаторы и поэтому обычно ограничиваются уменьшением угла (φ) до величины, равной нескольким градусам.

                          РЕЗОНАНС ТОКОВ

При равенстве сопротивлений ХLcL=Вс), ток потребляемый от источника питания (İ), и напряжение (ů) совпадают по фазе и контур представляет для источника внешнего напряжения чисто активное сопротивление R.

При равенстве сопротивлений ХLс в колебательном контуре возникает резонанс токов и контурный ток, протекающий в контуре между индуктивностью и емкостью( Ik=Ic), оказывается в Q раз больше тока, потребляемого от источника энергии, (Ik=QI). Это позволяет использовать колебательный контур со сверхпроводящей катушкой индуктивности для накопления электрической энергии          

                                       Э=LIк2/2=QLI2/2,                            (4.3)

где Э- энергия, накопленная в контуре

4.3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СТЕНДА. Структурная схема модели стенда, используемого для изучения характеристик электрической цепи, состоящей из параллельно включенных катушки индуктивности и переменной емкости, приведена на рис.4.3..

Рис.4.3. Структурная схема модели стенда для исследования характеристик разветвленной электрической цепи при параллельном включении катушки индуктивности и емкости.

На структурной схеме стенда показаны:

– Источник переменного напряжения~U, изменяющегося во времени с частотой 50Гц.

– Вольтметр (V1) и амперметр (A1), измеряющие напряжение ~U  и ток İ, протекающий от источника напряжения к контуру.

– Комбинированный прибор(Сombi_m),измеряющий мощность и сдвиг фаз между напряжением и током. (Мощность  потребляемая от источника контуром измеряется  по показаниям вольтметра V2, проградуированного в Ваттах на вольт (Active Power 1W/V). Сдвиг фаз  между напряжением и током по показаниям вольтметра V3, проградуированного в  градус на милливольт (Phase Sift 1 grad/mv).

-Амперметра (А2) ,измеряющего ток , протекающий через катушку индуктивности.

-Амперметра (А3), измеряющего ток Iс, протекающий через емкость контура.

-Катушка индуктивности, состоящая из последовательно включенных индуктивности (L) и сопротивления (R), равного 100 Ohm, .

-Коммутатора [1], отключающего катушку индуктивности.

-Емкости (С) и сопротивления, равного 0,1Ohm, включенного поcледовательно с емкостью C.

- Коммутатора [2], отключающего емкостную цепь контура.

4.4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с моделью стенда и порядком проведения измерений.

2.Подготовить исходные материалы для составления отчета по работе. Для чего на отдельных листках бумаги заполнить титульный лист с фамилией, именем и отчеством студента, выполняющего лабораторную работу. Затем написать название дисциплины, название и цель выполнения работы и выписать основные расчетные формулы.

3. Включить компьютер, запустить на выполнение программу «Eleсtronics Worсbench» и открыть файл «Lab.4.ewb», размещенный в папке «Электротехника и электроника», вложенной в папку «Лабораторные работы».

4. Вычертить электрическую схему исследуемой цепи с экрана монитора, обозначив на схеме вольтметры и амперметры последовательно слева на правоV1, А1,V2, V3, А2, А3.

5. Исследовать процесс компенсации реактивной мощности при включении параллельно  обмоткам  статоров электрических двигателей батареи конденсаторов. Для этого установить напряжение источника питания, равным 100 В. Установить величину активного сопротивления, включенного последовательно с индуктивностью, равной R=10 Ом, а величину индуктивности катушки равной 318 mH (318мГ). Записать показания  измерительных приборов в таблицу 4.1. При этом  величина тока, протекающего через катушку индуктивности, примерно равна 1 А, а угол φ, измереный фазометром,  будет  близок к 80 градусам)

По результатам измерений построить ( с соблюдением масштабов) исходную векторную диаграмму (аналогичную диаграмме, приведенной на рис.4.2.).

6становить величину конденсатора, равной 32 mF (32 мФ) ,а величину сопротивления, включенного последовательно с  емкостью, равной 0,1 Ом. Подключить емкость параллельно катушке индуктивности ( коммутатор [2] переключить в  положение включено). Записать показания всех измерительных приборов во вторую строчку табл.4.1


Табл.4.1.

Измерено

Вычислено

Величины

U

(V1)

I

(А1)

P

(V2)

φ(V3)

Iк

(А2)

Iс

(А3)

Z

R

Zк

XL

Xc

BL

Bc

Ед. измер.

В

А

Вт

Град

А

А

Ом

Ом

ОмА

Ом

Ом

См

См

С=0;

L=310 mH

R=10 Ohm

С=32 μF

L=310 mH

R=10 Ohm

6.Провести расчеты параметров цепи для  установленных значений емкости и индуктивности. При расчетах можно воспользоваться следующими формулами:

Z=U/I –полное сопротивление цепи.

Xc=1/2 π f C - сопротивление конденсатора переменному току.

Вс=2 π f C-проводимость конденсатора  переменному напряжению,См

XL=2 π f L–сопротивление индуктивности переменному напряжению,Ом.

BL =1/2 π f L–проводимость индуктивности переменному напряжению,См.

Zк=√R2+XL2-полное сопротивление катушки индуктивности, Ом.

Q= XL/R-добротность катушки индуктивности.

Результаты расчетов занести в правую половину таблицы 4.1.

7.По результатам измерений и расчетов достроить векторную диаграмму, иллюстрирующую компенсацию реактивной мощности при  включении батареи конденсаторов.

                  ПОСТРОЕНИЕ ВЕКТОРНОЙ ДИАГРАММЫ

Вектора обозначаются жирным  шрифтом и точкой  над буквой. Построение векторной диаграммы надо начинать с вектора напряжения U  В выбранном масштабе строиться вектор U (см. рис.4.2). Вектор тока, протекающего через емкость İc , опережает вектор напряжения U на угол равный 90 градусов. Вектор тока в катушке индуктивности İL отстает от вектора напряжения U на угол φк .   Значение угла φк определяется по показаниям фазометра сначало для случая, когда  емкость равна нулю ( коммутатор [2] в разомкнутом положении). Затем  строится в масштабе вектор İ=İк+İc, для случая,когда емкость С подключена  параллельно  катушке индуктивности.  Вектор İ сдвинут  по отношению к вектору U на угол φ ,который также  определяется по показанию фазометра.

            ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА ТОКОВ

8. Установив  постоянные значения  R=10 Ом и L= 310 мГ  и изменяя величину емкости провести  измерения всех параметров цепи до  и после резонанса и при резонансе токов, когда Х=Хс  (ВL=Вс). Результаты всех измерений занести в табл.4.2. Значение величин емкостей, для которой проводятся измерения,  занести в крайную  левую  колонку таблицы 4.2.

Табл.4.2.

Измерено

Вычислено

Величины

U

(V1)

I

(А1)

P

(V2)

φ(V3)

Iк

(А2)

Iс

(А3)

Z

XL

Xc

BL

Bc

Ед.измер.

В

А

Вт

Град

А

А

Ом

Ом

Ом

См

См

С=400 μF

С=200 μF

С=100 μF

С=64 μF

С=32 μF

С=16 μF

С=8 μF

Провести расчеты параметров по формулам и занести полученные значения  в правую половину таблицы 4.2.

Отметить значения емкости  С, при которой происходит резонанс токов.

4.5. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ.

Отчет должен содержать:

1. Титульный лист с названием университета, факультета, кафедры, курса, специальности, дисциплины, названием лабораторной  работы и фамилии имени и отчества студента.

2. Цель работы.

3. Схему модели лабораторного стенда, вычерченную с экрана монитора  с помощью линейки.

4. Таблицы, содержащие результаты измерений и расчетов.

5. Векторную диаграмму, иллюстрирующую процесс компенсации реактивной мощности при включении параллельно катушке индуктивности  конденсатора. Векторные диаграммы должны строится с помощью линейки, с соблюдением масштабов  и обозначением всех векторов и сдвига фаз между векторами.

6. Выводы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДВУХОБМОТОЧНОГО ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Файл Lab. 5 еwb. (55-11.ewb.)

5.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Изучение устройства и принципа действия двухобмоточного, однофазного трансформатора. Исследование характеристик трансформатора при работе в различных режимах.

5.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.

Трансформатором называется статическое (т.е. без движущихся элементов) электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования величины одного переменного напряжения в напряжение другой величины той же частоты.

Преобразование величины напряжения осуществляется благодаря явлению электромагнитной индукции. Обмотка трансформатора, соединенная с источником переменного напряжения, называется первичной. Обмотка, к которой присоединяется приемник электроэнергии, называется вторичной.

Обмотки трансформатора не соединены между собой по постоянному току, поэтому напряжение на вторичной обмотке трансформатора появляется только при изменении величины напряжения в первичной обмотке. Это свойство трансформаторов позволяет использовать их для разделения постоянной и переменной составляющих напряжения. В частности, трансформаторы используют для изоляции части электрической цепи по постоянному току от высокого переменного напряжения электрической сети.

Обмотки трансформаторов обычно наматываются в пазах замкнутого сердечника (магнитопровода), набираемого из отдельных, изолированных друг от друга слоем лака, листов электротехнической стали. Относительная магнитная проницаемость электротехнической стали достигает 10000…20000. Обычно в пазах магнитопровода размещаются несколько катушек с обмотками. Принципиальная схема  включения двухобмоточного трансформатора приведена на рис.5.1.

Рис.5.1.Принципиальная схема включения  двухобмоточного трансформатора с измерительными приборами.

На рисунке изображен двухобмоточный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику переменного напряжения U1 Напряжение подводится к первичной обмотке трансформатора через два предохранителя и коммутатор К1.При  замыкании коммутатора К1 напряжение U1 подается на первичную обмотку трансформатора. При этом на вторичной обмотке трансформатора появляется напряжение U2.

Во входной цепи трансформатора включены: вольтметр (V1), амперметр (A2) и ваттметр (W). Параллельно вторичной обмотке трансформатора включен вольтметр (V2), измеряющий напряжение U2 и амперметр, измеряющий ток I2 , протекающий через сопротивление нагрузки ( Ζн) , а также коммутатор К2,отключающий сопротивление нагрузки ( режим холостого хода ).

На щитках мощных трансформаторов обозначаются:

1.Номинальные высшее (U1ном) и низшее (U2ном)напряжения, на которые рассчитан трансформатор в [В].

2.Номинальная полная мощность S ном в [В•А].

3.Токи,протекающие в обмотках, при номинальной полной мощности трансформатора в [A].

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Различают следующие режимы работы трансформаторов:

-Режим повышающего трансформатора, когда U2 больше U1.

-Режим понижающего трансформатора, когда U2 меньше U1.

-Режим номинальный при номинальных значениях напряжений и токов в первичной обмотке.

-Режим рабочий - при номинальном напряжении в первичной обмотке и токе I1, определяемым   нагрузкой трансформатора.

-Режим холостого хода, когда ток во вторичной обмотке равен нулю.

-Режим короткого замыкания, когда напряжение вторичной обмотки рано нулю.

Отношение Э.Д.С. первичной обмотки к Э.Д.С.. во вторичной обмотке называется коэффициентом трансформации

 n12=W1/W2 ,                                    (5.1)

где W1 и W2 – число витков первичной и вторичной обмоток.

Приближенно коэффициент трансформации определяется как отношение напряжения в первичной обмотке к напряжению вторичной обмотки при опыте холостого хода

n12=U1/U2.                                    (5.2)

Маломощные трансформаторы могут использоваться как повышающие и как понижающие, поэтому в паспорте трансформатора коэффициент трансформации обозначается как отношение высшего напряжения к низшему напряжению.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

Коэффициент полезного действия силовых электротехнических трансформаторов очень высок и обычно равен в номинальном режиме 0,98…..0,99. Потери энергии в трансформаторах складываются из потерь в сердечнике и потерь в обмотках. Потери в сердечнике в свою очередь складываются из потерь на вихревые токи и потерь, связанных с явлением гистерезиса - нелинейной и неоднозначной зависимостью магнитной индукции от напряженности магнитного поля. Для уменьшения потерь на вихревые токи 'сердечники трансформаторов набираются из тонких,  изолированных слоем лака стальных листов.

ОПЫТЫ ХОЛОСТОГО ТОКА И КОРОТКОГО  ЗАМЫКАНИЯ

Потери из-за гистерезиса зависят от качества (сорта) электротехнической стали, а также от частоты колебаний переменного напряжения и напряженности магнитного поля в сердечнике. Экспериментально потери в стали определяются из опыта холостого хода трансформатора, когда ток I2 = 0, а ток I1 имеет небольшую величину (единицы процентов от номинальной величины). При этом  потери в нагрузке равны нулю, потери в проводах ничтожно малы и практически вся мощность, потребляемая трансформатором, расходуется на покрытие потерь в сердечнике трансформатора Р1хх≈ Рст.

Потери в  проводах обмоток трансформатора определяются из опыта короткого замыкания. Опытом короткого замыкания называют режим работы трансформатора, при котором   сопротивление нагрузки во вторичной обмотке близко к нулевому, а ток в первичной обмотке устанавливается равным номинальному. Это достигается подведением к первичной обмотке трансформатора напряжения, равного 5–10  процента от номинального. При этом потерями в магнитопроводе можно пренебречь  и считать, что мощность потребляемая трансформатором,  приближенно равна  мощности потерь в проводах первичной и вторичной обмоток Р≈ Рпр.

Опыт короткого замыкания используется также для контрольного  определения коэффициента  трансформации. В этом случае

                                          I1кW1      I2к W2,

и, следовательно, n12= W1/W2     I2к   / I .

Опыты холостого хода  и короткого замыкания обязательно проводятся при заводских испытаниях трансформатора.

5.3. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО СТЕНДА

Функциональная схема модели стенда, используемого для изучения характеристик трансформатора, показана на рис 5.2.

Рис.5.2. Функциональная схема модели стенда для изучения однофазного, двух обмоточного трансформатора.

На схеме изображены:

(~) –Генератор переменного напряжения.

– Вольтметр (V1) и амперметр (A1), измеряющие напряжение и ток в первич- ной обмотке трансформатора.

– Вольтметр (V2), входящий в состав измерителя активной мощности (Combi.m) и проградуированный в ваттах на вольт, то есть, например, показание (V2) 100 В должно записываться в таблицы как 100 Вт.

-Вольтметр (V3), входящий в состав фазометра и проградуированный в градусах на милливольт, то есть показания (V3) 30мВ должно записываться в таблице как 30 градусов,

–В цепи  вторичной обмотки трансформатора включены: амперметр (A2) и вольтметр (V4), измеряющие ток и напряжение на выходе трансформатора..

–Переключатель (Spase), позволяющий отключать или подключать сопротивление нагрузки ([R]/100 Omh/100%) при опытах холостого хода и короткого замыкания.

–Резистор 10МОmh, используемый при опыте холостого хода и выключаемый при опыте короткого замыкания.

–Переключатель {Z}, позволяющий замыкать выводы вторичной обмотки трансформатора, При проведении исследований не используется и должен оставаться в разомкнутом положении.

5.4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1. Ознакомиться с моделью стенда и порядком проведения измерений.

2. Подготовить исходные материалы для составления отчета по работе. Для чего на отдельных листках бумаги заполнить титульный лист с фамилией, именем и отчеством студента, выполняющего лабораторную работу. Затем написать название дисциплины, название  и цель выполнения работы и выписать основные расчетные формулы.

3. Включить компьютер, запустить на выполнение программу «Eleсtronics Worсbench» и открыть файл «Lab.5.ewb».

4. ИЗМЕРИТЬ И ПОСТРОИТЬ ВНЕШНЮЮ ХАРАКТЕРИСТИКУ ТРАНСФОРМАТОРА. Для построения внешней нагрузочной характеристики трансформатора и определения коэффициента полезного действия (кпд) η=P2/P1 установить напряжение на выходе генератора сигнала, равным 220В. и изменяя величину сопротивления нагрузки (100 Ом, 50 Ом, 5 Ом), занести показания измерительных приборов  в соответствующие графы таблицы 5.1.

Рассчитать значения полной входной мощности (S1=U1I1), коэффициента мощности (Cosφ1= P1/S1) и Cosφ1(V3), а также  выходной активной мощности  Р2=I2U4).Определить коэффициент полезного действия по формуле η=P2/P1 и занести все рассчитанные  величины в таблицу 5.1.

По результатам измерений построить внешнюю нагрузочную характеристику U4=F(I2) трансформатора и зависимость   коэффициента полезного действия трансформатора  η=P2/P1 от тока нагрузки I2.

   Сравнить значения Cosφ1= P1/S1) и (Cosφ1(V3).

                                                                                                                                                       Табл.5.1.

Величины

U1

I1    

S1=U1I1     

P1(V2)

Cosφ1= P1/S1

φ1 (V3)

Cosφ1(V3)

I2

U4

η=P2/P1

Ед. измер.

В

A

ВА

Вт

Град

A

В

5. Исследовать работу трансформатора в режиме холостого хода. Для этого поставить переключатель (Spase )в положение выключено. Установить величину напряжения на выходе генератора колебаний равным 220 В и записать показания измерительных приборов в табл. 5.2. Рассчитать значения полной мощности (S1=U1I1), коэффициентов мощности (Cosφ1= P1/S1)) и (Cosφ1(V3)), определить коэффициент трансформации по формуле n12=U1/U4 и занести все рассчитанные  значение в таблицу 5.2.

Повторить измерения  для значения  напряжения на выходе  генератор,равного 110В. Результаты измерений и расчетов также занести

Табл.5.2. Сравнить значения Cosφ1= P1/S1) и (Cosφ1(V3).

                                                                                             

                                                                                                               

                                                                                                                   Табл.5.2.

Величины

U1

I1    

S1=U1I1     

P1(V2)

Cosφ1= P1/S1

φ1 (V3)

Cosφ1(V3)

I2

U4

n12=U1/U4

Ед. измер.

В

A

ВА

Вт

Град

A

В

6. ОПЫТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ.  Переключить коммутатор[Spase] поставить в нижнее  положение, окрасить резистор 10МОmh  в красный цвет, нажать правую кнопку “мыши” и удалить резистор, совместив курсор с надписью  «delitl» и нажав правую клавишу «мыши».  Записать показания  всех измерительных приборов в табл.5.3.

Рассчитать значения полной мощности (S1=U1I1), коэффициентов мощности

(Cosφ1= P1/S1)) и (Cosφ1(V3)). Определить коэффициент трансформации по формуле n12=I2/I1 и занести все рассчитанные  значение в таблицу 5.3.

Табл.5.3.

Величины

U1

I1    

S1=U1I1     

P1(V2)

Cosφ1= P1/S1

φ1 (V3)

Cosφ1(V3) 

I2

U4

n12=I2/ I1

Ед. измер.

В

A

ВА

Вт

Град

A

В

5.5. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ. Отчет должен содержать:

1.Титульный лист с названием университета, факультета, кафедры, курса, специальности, дисциплины, работы и фамилии, имени и отчества студента.

2.Цель работы.

3.Структурную схему модели лабораторного стенда, вычерченную с помощью линейки.

4.Таблицы 5.1, 5.2.,5.3., содержащие результаты измерений и расчетов.

5.Внешнюю характеристику трансформатора и зависимость коэффициента полезного действия от величины тока нагрузки. На оси абсцисс должны быть обозначения измеряемых величин и масштабные метки. Масштабные метки также должны быть  нанесены на оси времени.

6.Выводы.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МОСТОВОГО ОДНОФАЗНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДАХ

Файл Lab.6 еwb. ( Voltreg.CA4.)

6.1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование однофазного двухполупериодного выпрямителя, собранного по мостовой схеме с различными сглаживающими фильтрами.

6.2 КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Выпрямители используются для преобразования переменного напряжения электрической сети в постоянное. В настоящее время практически всегда используются выпрямители на полупроводниковых приборах. Еще несколько лет назад на входе большинства выпрямителей  включался трансформатор. Он использовался для повышения или понижения напряжения сети до величины, необходимой для получения на выходе выпрямителя требующейся величины выпрямленного напряжения. Недостатками такой схемы построения выпрямителя являлся большой вес и габариты входного трансформатора, а также низкий кпд выпрямителя, равный 40…50%.

В настоящее время наибольшее распространение получили импульсные выпрямители, состоящие из мостового входного выпрямителя без входного трансформатора, инвертора и выходного выпрямителя. При такой схеме построения отпадает необходимость во входном трансформаторе, а благодаря импульсному режиму работы удается увеличить кпд выпрямителя до 90…95%.

При этом в выпрямителях, питающихся от однофазной электрической сети, входной выпрямитель, как правило, выполняется по мостовой схеме. На выходе мостового выпрямителя формируется выпрямленное напряжение постоянной величины. Затем это напряжение подается на инвертор, преобразующий его в последовательность импульсов, следующих с частотой повторения, равной нескольким десяткам килогерц. Ширина импульсов на выходе инвертора может изменяться в широких пределах, что позволяет получить на выходе выпрямителя постоянное напряжение различной величины. С выхода инвертора импульсы подаются на импульсный выпрямитель и затем на фильтр нижних частот. По таком принципе строятся в настоящее время вторичные источники питания ЭВМ.

Для облегчения понимания принципов построения и работы выпрямителей целесообразно начать с рассмотрения простого однофазного, однополупериодного выпрямителя на одном полупроводниковом диоде.  На рис. 6.1. приведены принципиальная схема и временные диаграммы токов и напряжений простейшего однофазного однополупериодного выпрямителя с конденсатором Сф, включенном параллельно  резистору нагрузки (Rн).

6.1.Принципиальная схема и временные диаграммы токов и напряжений однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром.

Рассмотрим работу выпрямителя в установившемся режиме. Ток через диод (iа) начинает протекать, когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора (U2) становится больше напряжения на конденсаторе (Uc), что соответствует интервалам времени t1-t2 и t3-t4. За это время t1-t2 происходит заряд конденсатора Сф. Как правило постоянная времени заряда конденсатора τзар=Rд*Cф выбирается таким образом, что конденсатор успевает зарядится до величины, равной амплитудному значению напряжения Um2 на выходе вторичной обмотки трансформатора. При этом заряд конденсатора продолжается до величины Um2,а затем начинается его разряд, так как напряжение U2(t) оказывается меньше Uс. Однако в случаях, когда величина емкости Сф выбрана очень большой, постоянная времени заряда конденсатора (τар=Rд •Cф) оказывается соизмеримой с интервалом (t1 - t2). При этом конденсатор Сф не успевает зарядиться до амплитудного значения напряжения Um2 и его заряд продолжается после прохождения амплитудного значения Um2.Именно такой случай изображен на рис.6.1. Только с момента времени t2 напряжение U2 (t) становится меньше напряжения на конденсаторе Uc, диод запирается и конденсатор начинает разряжаться через сопротивление нагрузки RH .Время разряда конденсатора определяется постоянной времени (τраз= Rн•Сф) и, как правило, значительно больше, чем время заряда. К закрытому вентилю в это время прикладывается напряжение, максимальное значение которого почти равно удвоенному значению Um2.

К моменту времени t3 напряжение U2(t ) вновь становится больше напряжения на конденсаторе ( Uc), диод открывается и ток Iа начинает заряжать конденсатор C и т. д.

Существенным недостатком однополупериодных выпрямителей является неравномерная нагрузка сети переменного тока, так как выпрямители этого типа потребляет электроэнергию только во время положительного или отрицательного полупериода переменного напряжения.

Поэтому, как правило, для получения постоянного напряжения используются двухполупериодные выпрямители, равномерно загружающие электрическую сеть. Примером такого выпрямителя является мостовой, в котором для получение выпрямленного напряжения используются четыре диода.

На рис.6.2. приведена принципиальная схема однофазного двухполупериодного выпрямителя, собранного по мостовой схеме. На этом же рисунке приведены временные диаграммы, поясняющие работу выпрямителя. 

Рис.6.2. Принципиальная схема мостового двухполупериодного выпрямителя (а) и временные диаграммы (б,в,г), поясняющие происходящие процессы.

В рассматриваемой схеме переменное напряжение сети U1 с помощью трансформатора изменяется (увеличивается или уменьшается ) до величины, определяемой требованиями к величине выпрямленного напряжения. С вторичной обмотки трансформатора переменное напряжение U2(t) подается на мостиковый выпрямитель. В течение положительного полупериода напряжения U2(t) могут быть открыты диоды В1 и ВЗ, а диоды В2 и В4 закрыты. В течение отрицательного полупериода U2(t) диоды В1, ВЗ, закрыты, а могут быть открыты диоды В2. В4. При замкнутом переключателе (S), как и в однополупериодном выпрямителе, диоды открываются только в те интервалы времени, когда U2(t) больше Uс(t)

В результате через диоды протекает импульсный ток id (см. рис. 6.2. в), заряжающий конденсатор Сф. За время протекания тока Сф заряжается до напряжения Uс, которое равно или несколько меньше максимального напряжения Um2. Отличие Uс от Um2 обычно не очень велико. После того, как U2(t) становится меньше Uс, ток id(t) прекращается и конденсатор начинает разряжаться через сопротивление Rн (см.рис.6.2.в). Зависимость от времени тока(Iн), протекающего через сопротивление нагрузки, приведена на рис.6.2.г. На рисунке 6.2.в  пунктиром изображена также временная диаграмма изменения тока id(t) при разомкнутом переключателе S.

Как видно из рассмотрения временных диаграмм, при отключенном конденсаторе на нагрузке образуется пульсирующее напряжение. Включение конденсатора делает напряжение на нагрузке более сглаженным. Чем больше величина конденсатора, тем сильнее сглажено напряжение на нагрузке. Поэтому на выходах выпрямителей, используемых в ЭВМ, обычно включают конденсаторы, емкость которых составляет доли Фарады.

В тех случаях, когда необходимо уменьшить пульсации напряжения, на выходе выпрямителя включают дополнительные фильтры нижних частот. Существенно можно уменьшить пульсации на выходе выпрямителя также при использовании стабилизаторов напряжения.

Обычно фильтры нижних частот строят на основе катушек индуктивности и конденсаторов, сопротивление которых зависит от частоты проходящего через них тока. У индуктивных катушек активное сопротивление постоянному току мало, а индуктивное сопротивление переменного току линейно увеличивается с ростом частоты (ХL=L). При включении катушки индуктивности последовательно с нагрузкой, падение напряжения на нагрузке от переменной составляющей тока снижается, т.е. пульсации выпрямленного тока уменьшаются. Сопротивление конденсатора переменному току уменьшается с ростом частоты (Хс=1/С). Поэтому сопротивление конденсатора переменной составляющей тока значительно меньше, чем  постоянной, в результате этого пульсация выпрямленного напряжения уменьшается.

Эффективность работы сглаживающего фильтра оценивается коэффициентом сглаживания Кс=Кп. вх / Кп. вых .

Коэффициенты пульсаций Кп    равны отношению амплитуд переменной составляющей выпрямленного напряжения (Um~) к постоянной составляющей, равной среднему значению выпрямленного напряжения (Uср.)

                              Kп=Um~ / U ср.

Если требуется обеспечить более высокий коэффициент сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, используются более сложные фильтры нижних частот; Г-образные LC или RC типа (см. рис.6.3.).

Рис. 6.3. Схема Г-образных фильтров LC и RC типа.

В результате падения напряжения на индуктивной катушке LФ значительно уменьшается доля переменной составляющей выпрямленного напряжения. Падения напряжения от постоянной составляющей тока практически нет, так как активное сопротивление индуктивной катушки мало. В маломощных выпрямителях вместо катушки индуктивности (см. рис.6.3) включают резистор Rф.

6.3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СТЕНДА. Структурная схема модели стенда исследования однофазного мостового выпрямителя приведена на рис.6.4.

Рис.6.4.Структурная схема модели стенда, используемого при исследовании однофазного мостового выпрямителя.

На структурной схеме стенда изображены:

-Генератор однофазного переменного напряжения Vг=50V/50Hz.

- Переменный   резистор [R] 5,0 Ohm./1%

-Однофазный трансформатор c коэффициентом трансформации n12= 5/1.

-Вольтметр Vас, измеряющий напряжение на вторичной обмотке трансформатора.

-Мостиковый выпрямитель на четырех полупроводниковых диодах1N4001.

-Вольтметр V3, измеряющий выпрямленное напряжение на входе выпрямителя.

-Фильтр нижних частот, состоящий из индуктивности L и емкости C.

-Вольтметр V4,измеряющий среднее постоянное напряжение после фильтра нижних частот.

-Сопротивление нагрузки, состоящее из двух резисторов: постоянного (Rsc=10 Оhm) и переменного RL (Load), равного 100 Ohm;

-Осциллограф, на экране которого можно наблюдать форму напряжения в различных точках схемы.

                   6.4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с моделью стенда и порядком проведения измерений.

2. Подготовить исходные материалы для составления отчета по работе. Для чего на отдельных листках бумаги заполнить титульный лист с фамилией. именем и отчеством студента, выполняющего лабораторную работу. Затем написать название дисциплины, название лабораторной работы и выписать основные расчетные формулы.

3. Включить компьютер, запустить на выполнение программу «Eleсtronics Workbench» и открыть файл «Lab.6.ewb», размещенный в папке «Электротехника и электроника», вложенной в папку «Лабораторные работы».

4. Вычертить с помощью линейки с экрана монитора структурную схему модели стенда.

5. Установить напряжение генератора, равным Vr=75 В, а движок переменного резистора [R] 5,0 kOhm , включенного в первичной обмотке трансформатора, поставить в положение 2%.  Записать показания вольтметров V ас, V3, V4 в табл.6.1.

Измерения провести для трех значений сопротивлений нагрузки Rн = Rcs+RL, равных  10, 50 и 100 Ом . По результатам измерений  построить зависимость Uвых=U4 =F (Iн), протекающего  через полное сопротивление нагрузки (Rн = Rcs+RL ).Ток нагрузки рассчитать  для каждого значения  Rн  по формуле Iн = U4 / Rн = U4/Rcs+RL.

                                                                                                                 Табл. 6.1.

Uас

U3

U4

 Rcs

RL 

Rн= Rcs +RL

Iн= U4/Rcs+ RL

В

В

В

Ом

Ом

Ом

A

  10

    0

10

  10

   40

50

  10

   90

100

6. Измерить коэффициенты пульсаций для напряжений перед и после фильтра нижних частот. Для этого, пользуясь калибровочной шкалой осциллографа, по  изображению напряжений на экране  определить амплитудные значения переменных составляющих напряжений на входе и выходе L-C фильтра Vm~вх., Vm~вых и средние значения напряжений Vср.вх.,Vср.вых.  до и после фильтра нижних частот (L,С).

Измерения провести для трех значений C=1 μF, C =30 μF, C =100 μF. Результаты измерений свести в таблицу 6.2.

7. Вычертить с соблюдением масштабов по оси напряжений и оси времени осциллограммы  напряжений  на выходе фильтра нижних частот для случаев, когда C=1,0 μF,  C=30 μF и C=100 μF.

8. Рассчитать значения коэффициентов пульсации Кп.вх=Um~вх/Uср.вх и Кп.вых=Um~вых /Uср.вых и  значения коэффициента сглаживания Кс=Kп.вх/Kп.вых для всех трех случаев. Записать результаты расчетов в табл.6.2.

Табл.6.2.

 Ur

Um~вх

Uср.вх

Kп.вх

Um~вых

Uср.вых.

Kп.вых

Кc

  В

    В

    В

     В

      В

L=

С=1,0 μF

L=

C=30 μF

L=

C=100 μF

6.5. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ. Отчет должен содержать:

1. Титульный лист с названием университета, факультета, кафедры, курса, специальности, дисциплины, работы и фамилии, имени и отчества студента.

2. Цель работы.

3. Структурную схему модели лабораторного стенда, вычерченную с помощью линейки.

4. Таблицы 6.1. и  6.2., содержащие результаты измерений и расчетов.

5.Зависимость  Uвых.= U4 = F (Iн).

7. Осциллограммы напряжений на  выходе  фильтра нижних частот для трех случаев, когда  и C =1,0 μF C =30 μF и C =100 μF. На осциллограммах должны быть нанесены оси времени и оси напряжений. На осях должны быть обозначения измеряемые величины и масштабные метки.

6. Выводы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРЕХФАЗНОГО ДВУХПОЛУПЕРИОДНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДАХ

Файл Lab. 7 еwb.( 3 рhase. ewb.)

7.1. Цель работы: Исследование характеристик трехфазного двухполупериодного выпрямителя на полупроводниковых диодах без трансформатора на входе.

7.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Выпрямительные устройства используются для преобразования переменного напряжения электрической сети в постоянное.

Как уже отмечалось выше (см.лабораторную работу 6), в настоящее время в большинстве случаев используются импульсные выпрямители, без входного сетевого трансформатора с системой стабилизации  выходного напряжения, использующей широтно-импульсную и частотно–импульсную модуляцию.Бестрансформаторные выпрямители также широко используются в управляемых контроллерами приводах электродвигателей, а также в мощных источниках постоянного тока. Отсутствие тяжелого входного трансформатора позволяет уменьшить габариты и массу выпрямителя и повысить коэффициент его полезного действия до  0,9 .

7.2.1.ОДНОПОЛУПЕРИОДНЫЙ ТРЕХФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Работа трехфазных выпрямителей требует специальных пояснений. При этом более прозрачен для понимания однополупериодный трехфазный выпрямитель с активной нагрузкой (Rн), подсоединенный к выходу трехфазного трансформатора.  Принципиальная схема трехфазного однополупериодного выпрямителя, питающегося от трехфазного трансформатора, приведена на рис.7.1.

Рис.7.1.Схема однополупериодного трехфазного  выпрямителя.

На  схеме обозначены:

- Клеммы трехфазного источника напряжения А, В, С;

- Напряжения на первичной обмотке трансформатора U U U.     

- Напряжения на вторичной обмотке трансформатора U,U ,U.

- Полупроводниковые диоды (вентили) В1, В2, В3.

-Токи через диоды ( вентили )Ib1, Ib2 , Ib3.

-Резистор нагрузки Rн.

-Результирующий ток Iн через резистор нагрузки–Rн.

-Напряжение на нагрузке выпрямителя –.

Временные диаграммы трехфазных напряжений, а также токов, протекающих через вентили, приведены на рис,7.2.

 

Рис.7.2. Временные диаграммы, иллюстрирующие изменения напряжений и токов выпрямителя.

На диаграммах  по осям абсцисс откладывается не время, а значение текущей фазы  колебаний (ωt ), измеряемой в радианах. При этом периоду колебаний напряжения (Т) соответствует значение  ωt = 2π радиан, половине периода - ωt=π радиан; четверти периода –ωt=π/4 радиан и т.д.   Сответствующие обозначения нанесены  на оси абсцисс для зависимостей  U2 = F t).

Из рассмотрения временных диаграмм видно, что вентили (полупроводниковые диоды) В1, В2, В3 открываются поочередно в тех интервалах времени, когда соответствующее  фазные напряжение  на вторичной обмотке трансформатора больше напряжения в других фазах. Например, диод В1   открывается на интервале изменения ωt от  π /6  до   5π /6.

На этом интервале изменения текущей фазы колебаний только одно напряжение U2А>0, а два других напряжения U и U отрицательны. Следовательно пропускать ток может только один диод В1, а два других оказываются закрыты. При этом напряжение на нагрузке Uн будет равно фазному напряжению U2А.  При этом через диод В1 протекает  ток i B1 ,показанный  на второй строчке  диаграммы.

  Затем  открывается диод В2,через который протекает ток i B2, показанный на третей строчке диаграммы и т.д.

 Токи вентелей последовательно протекают через сопротивление нагрузки (Rн). Результирующий ток i н ,протекающий  через сопротивление нагрузки, показан на пятой строке диаграммы.  На шестой строке диаграммы показано результирующее напряжение  на сопротивлении нагрузки Uн.

Из диаграммы видно, напряжение на выходе выпрямителя  оказывается не постоянным, а  пульсирующим. Глубину пульсаций   можно  определить  из следующих соображений. Известно, что напряжения в  фазах  сдвинуты между собой на 1200.Соответственно, точки пересечения кривых фазных напряжений соответствуют углам 300 (  π/6 ) , 1500 (5 π/6 ), 2700 ( 3π/2  ). Но sin300 =1/2, следовательно, пульсации выпрямленного напряжения,  равны, примерно, половине максимального значения напряжения на нагрузке.

 Обратное напряжение  на диодах равно приблизительно линейному напряжению U2АВ вторичной обмотки трансформатора.

  Тип диода необходимо выбирать  таким образом, чтобы  его максимальное допустимое обратное напряжение было больше максимального значения  линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора.  

Кроме того, естественно, максимально допустимый прямой ток через диод должен быть больше  наибольшего тока, который протекает через него  в данной схемы  выпрямителя.

7.2.2.ДВУХПОЛУПЕРИОДНЫЙ ТРЕХФАЗНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Преимуществом  бестрансформаторных двухполупериодных выпрямителей является значительное уменьшение массы и габаритов, а также и существенное повышение  коэффициента полезного действия (до 98%). Кроме этого в многофазных двухполупериодных выпрямителях существенно уменьшаются пульсации выходного напряжения.

Принципиальная схема безтрансформаторного двухполупериодного трехфазного выпрямителя приведена на рис.7.3.

     

Рис.7.3.Принципиальная схема  безтрансформаторного двухполупериодного трехфазного выпрямителя.

На схеме выпрямителя обозначены:

- фазы  генератора  трехфазного переменного напряжения. При этом предполагается, что источник трехфазного напряжения достаточно мощный и можно считать, что фазные  напряжения Uа, Ub ,UС практически равны ЭДС  (е а = U а;  е b  =U b;  е с= U c).

N – нейтральная точка  источника трехфазного напряжения.

   Как правило, выпрямители  на ряду с другими потребителями энергии питаются от цехового  трехфазного  трансформатора, понижающего напряжение с 6 кВ или 10кВ до 380 В.  Согласно «Правилам устройства  элетроустановок» в промышленных предприятиях должна применяться трех или четырехпроводная сиcтема электроснабжения с заземленной  нейтральной точкой вторичной обмотки трансформатора  и с обязательным защитным заземлением или  занулением корпусов электроустановок.).На приведенной упрощенной структурной схеме это заземление не показано.

-Токи, пртекающие в проводах, идущих к диодам

    iа   = i1    i2 ; ib = i3 i4 ;      iс = i5   i6 .

-Клеммы  a ,b, c, к  которым подводятся  напряжения Uа, Ub ,UС.

- Полупроводниковые  выпрямительные диоды VD1,VD2, VD3,VD4,VD5, VD6.

Временные диаграммы, характеризующие работу бестрансформаторного  трехфазного двухполупериодного выпрямителя, приведены на рис.7.4.        

Рис.7.4.   Временные диаграммы.  характеризующие работу бестрансформаторного  трехфазного двухполупериодного выпрямителя .

Из рассмотрения схемы видно, что в двухтактном трехфазном выпрямителе  используется  шесть полупроводниковых  диодов. Три диода VD1,VD2, VD3  подключены анодами соответственно к фазам  a ,b,  c вторичной обмотки трансформатора, а катодами к шине “плюс” выпрямителя. Три других диода VD1,VD5, VD6 подключены  катодами к фазам a ,b,  c и  анодами  к  шине “ минус” выпрямителя.

 7.5. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА МОДЕЛИ СТЕНДА. Упрощенная структурная схема модели стенда приведена на рис.7.5.

Рис.7.5.Стуктурная схема модели стенда, используемого при исследовании характеристик бестрансформаторного трехфазного двухполупериодного выпрямителя на полупроводниковых диодах.

На структурной схеме модели стенда изображены:

- ~○-Фазы генератора трехфазного переменного напряжения:VА, VВ, VС с заземленной нейтралью.

-Двухполупериодный трехфазный выпрямитель на 6-ти полупроводниковых диодах (D5,D4,D3,D2,D1,D0.)

-Резиcтор нагрузки R0 1kOhm.

-Конденсатор С1, включенный параллельно резистору нагрузки R0, обеспечивающий уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения.

-Осциллограф, позволяющий наблюдать и измерять напряжения в различных точках выпрямителя.

7.4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ  ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с моделью стенда и порядком проведения измерений.

2.Подготовить исходные материалы для составления отчета по работе. Для чего на отдельных листках бумаги заполнить титульный лист с фамилией, именем и отчеством студента, выполняющего лабораторную работу. Затем написать название дисциплины, название  и цель выполнения работы.

3.Включить компьютер, запустить на выполнение программу «Eleсtronics Workbench» и открыть файл «Lab.7.ewb», размещенный в папке «Электротехника  и электроника», вложенной в папку «Лабораторные работы».

4.Вычертить  с экрана монитора структурную схему модели установки и электрическую схему выпрямителя.

5.Подключить осциллограф и включить напряжение питания. При этом на экране осциллографа появятся  изображения входного напряжения в фазе «А»(Uа) и выпрямленного напряжения  на  нагрузке выпрямителя.  Масштабы изображения по осям абсцисс и ординат на экране осциллографа приведены в окнах в нижней части изображения осциллографа.

 

6. Измерить коэффициенты пульсаций для напряжений  выпрямленного напряжения для трех значений величин конденсатора, включенного параллельно резистору нагрузки. Для этого, пользуясь калибровочной шкалой осциллографа, по  изображению напряжений на экране осциллографа определить переменные составляющие (Um~) и средние значения выпрямленного напряжений (Uср.) Измерения провести для трех значений C =1 μF, C =30 μF,

C =100 μF. Результаты измерений свести в таблицу 7.1.

7.Вычертить с соблюдением масштабов по оси напряжений и оси времени осциллограммы  напряжений  на  нагрузке выпрямителя для случаев, когда

C =1,0 μF, C =30 μF и C =100 μF.

8. Рассчитать по полученным в результате измерений данным значения коэффициентов пульсации Кп. = Um~ /U ср.  для всех трех случаев. Записать результаты расчетов в табл.7.1.

                              

                                                                                    Табл.7.1.

  U2

  U ср.

  Um~

  Kп.

  

   В

    В

    В

С=1,0 μF

C=10 μF

C=100 μF

7.5.СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ. Отчет должен содержать:

1. Титульный лист с названием университета, факультета, кафедры, курса, специальности, дисциплины, работы и фамилии, имени и отчества студента.

2. Цель работы.

3. Структурную схему модели лабораторного стенда, вычерченную с помощью линейки.

4. Осциллограммы напряжений на нагрузке выпрямителя для  трех случаев, когда величины конденсаторов, равны C =1 μF, C =30 μF, C =100 μF. . На осциллограммах должны быть нанесены ось времени и ось напряжений. На осях должны быть нанесены масштабные метки.

5. Выводы.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИНТЕГРАЛЬНОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ОПЕРАЦИОННОГО

                                     УСИЛИТЕЛЯ

                             файл –Lab 8. ewb.(«4» 1HP-FILT.twb)

8.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследование интегрального операционного усилителя на транзисторах. Измерения амплитудно-частотной и амплитудной характеристик усилителя.

8.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Операционный усилитель (О.У.) представляет собой интегральную полупроводниковую схему, выполненную единым технологическим приемом и состоящую из нескольких десятков полупроводниковых транзисторов. Операционный усилитель имеет два входа и один выход. Один из входов ОУ называется инвертирующим, так как при подаче сигнала на его вход сигнал на выходе оказывается противоположного знака. Другой вход называется неинвертирующим, так как при подаче сигнала на этот вход, усиленный сигнал на выходе оказывается того же знака. Благодаря наличию инвертирующего и неивертирующего входов сигнал на выходе ОУ пропорционален разности сигналов на его входах. Это обстоятельство позволяет ослаблять синфазные промышленные помехи, воздействующие одновременно на оба входа ОУ. Одиночный ОУ ослабляет синфазную помеху на 40 дБ. Схема из трех операционных усилителей ослабляет синфазные помехи на 90 дБ. Поэтому операционные усилители включаются на входах измерительных систем, предназначенных для работы в цехах промышленных предприятий.

Промышленностью выпускаются  операционные усилители с мощность выходного сигнала до 100Вт. Операционные усилители этого типа используются для управления маломощными исполнительными устройствами автоматики и часто включаются на выходах цифроаналоговых преобразователей. В случае, если выходная мощность ОУ недостаточна для управления исполнительным устройством, на его выходе включаются дополнительные усилители мощности на мощных биполярных транзисторах.

Принципиальная схема операционного усилителя приведена на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Схема операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью.

Усилитель охвачен отрицательной обратной связью. Для этого часть напряжения с его выхода (U вых) подается через сопротивление Ro.c. на инвертирующий вход усилителя. Отрицательная обратная связь уменьшает коэффициент усиления ОУ, расширяет динамический диапазон его амплитудной характеристики и увеличивает полосу пропускания. При этом коэффициент усиления по напряжению (Кu о.с.) приближенно определяется выражением: Кu.о.с.=Rо.с./Rг, где Rг- внутреннее сопротивление источника сигнала, Rо.с.- сопротивление, включенное в цепи обратной связи.

Величина сопротивления, включаемого в цепи обратной связи усилителя, выбирается таким образом, чтобы обеспечить без искажений усиление сигналов, подаваемых на входы усилителя. На рис.8.2. для примера приведена амплитудная характеристика операционного усилителя типа КР544УД2В для случая, когда напряжения источника питания (Eп) равны + I2 B и –12 В.

Рис.8.2. Амплитудная характеристика операционного усилителя типа КР544УД2В.

Амплитудная характеристика линейна до определенного значения Uвх max. Если Uвх<Uвх.max, то на выходе усилителя формируется усиленное неис+каженное напряжение Uвых=KUUвх. Если UвхUвх.max то форма выходного напряжения искажается из-за нелинейности амплитудной характеристики. Обычно величина линейного участка амплитудной характеристики равна 0,8...0,9 Е п. Величина Uвх.min определяется уровнем собственных шумов. Отношение Uвх.max/Uвх.min определяет динамический диапазон операционного усилителя

                                          Dоy==Uвхmax/Uвхmin

На рис.8.3. приведена амплитудно-частотная характеристика того же усилителя.

Рис.8.3.Амплитудно-частотныехарактеристики операционного усилителя без (а) и с отрицательной обратной связью (б).

Амплитудно-частотная характеристика построена для ОУ типа КР544УД2В с коэффициентом усиления по напряжению Ku.о.=10000 (80дб) и значением максимальной частоты, на которой коэффициент усиления по напряжению равен 0 дБ, равной- f1=15 МГц.

На этом же рисунке построена амплитудно-частотная характеристика операционного усилителя с отрицательной обратной связью для случая, когда Кu.о.с.=100 (40дБ). Для построения этой характеристики точка "г", соответствующая Кuос=40 дБ, соединяется с точкой "g", в которой усиление Кu.о.с. на Здб меньше, т.е. равно 37 дБ, а точка "g" соединяется с точкой "в".

На рисунке показаны полосы пропускания усилителя на уровне ∆f-3дБ , равные соответственно 1,5 кГц; для ОУ без обратной связи и 150 кГц для ОУ при замкнутой цепи отрицательной обратной связи.

8.3. СТУКТУРНАЯ СХЕМА СТЕНДА. Структурная схема модели стенда, используемого для исследования операционного усилителя, приведена на рис.8.4.

Рис.8.4. Структурная схема модели стенда, используемого для исследования характеристик операционного усилителя.

Испытательный стенд состоит из следующих элементов: генератора входного переменного напряжения; фильтра верхних частот, состоящего из последовательно включенных емкости и сопротивления (С=2nF и R=8kOhm); операционного усилителя; сопротивления (R1=8kOhm), включенного в цепи отрицательной обратной связи; осциллографа, позволяющего наблюдать форму напряжения на входе и выходе усилителя, и измерителя амплитудно-частотных характеристик (АЧХ).

Величины напряжения от генератора сигнала и величины емкости и сопротивления в модели могут изменяться в широких пределах, что позволяет измерять амплитудные и  амплитудно-частотные характеристики О.У.

8.4. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с моделью стенда и порядком проведения измерений.

2.Подготовить исходные материалы для составления отчета по работе. Для этого на отдельных листках бумаги заполнить титульный лист с фамилией, именем и отчеством студента, выполняющего лабораторную работу. Затем написать название дисциплины, название  и цель выполнения работы.

3.Включить компьютер, запустить на выполнение программу «Eleсtronics Workbench» и открыть файл «Lab.8.ewb», размещенный в папке «Электротехника  и электроника, вложенной в папку «Лабораторные работы».

4.Вычертить с помощью линейки электрическую схему стенда (рис. 8.4.).

5.Измерить и вычертить на листах бумаги в выбранном масштабе амплитудную характеристику операционного усилителя Uвых=F(Uвх) при значении емкости С=2nF, включенной на входе операционного усилителя. Для этого необходимо установить частоту колебаний напряжения генератора, равной 100кГц, а величину сопротивления в цепи обратной связи R1=24kOhm. При неизменной величине R1=24кOhm  и неизменной частоте колебаний напряжения 100 кГц последовательно устанавливать величину напряжения, подаваемого на вход усилителя, равной 10, 50, 100, 150 μV (мкВ). Для каждого значения напряжения на входе измерять с помощью осциллографа величину напряжения на выходе усилителя (Uвых). Результаты измерений занести в таблицу 8.1. Для каждого измерения вычислить значение коэффициента усиления по напряжению (Кu ) по следующей формуле: Кu =Uвых/Uвх. и также занести в таблицу 8.1.

Табл.8.1.

Uвх. В

U вых. В

Кu

По данным таблицы 8.1. построить в выбранном масштабе амплитудную характеристику усилителя Uвых=F(Uвх). На этом же рисунке построить зависимость коэффициента усиления по напряжению Кu от величины входного напряжения Кu=F(Uвх).

6.Измерить с помощь АЧХ и построить на бумаге в выбранном масштабе амплитудно-частотные характеристики операционного усилителя для двух значений величины емкости С=2nF, С=2μF и при выключенной ( коротко замкнутой) емкости С на входе усилителя (С=0).

При построении амплитудно-частотных характеристик масштаб по осям должен быть выбран логарифмическим. Значения коэффициентов усиления откладывать  в дБ. На построенных амплитудно-частотных характеристиках определить полосы пропускания операционного усилителя на уровне-3дБ и нанести их значения на амплитудно-частотные характеристики. Определение масштабов при построении характеристик производить по калибровочным шкалам, расположенным в нижней части изображения  экрана осциллографа.

 

8.5.ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА. Отчет должен содержать:

1.Титульный лист,  включающий: название университета, факультета, специальности, ф.и.о.  студента,  название дисциплины, название лабораторной работы.

2.Цель работы.

3.Структурную схему модели измерительного стенда, вычерченную с помощью линейки с обозначением всех элементов стенда.

4.Результаты измерений, сведенные в таблицу 8.1.

5.Построенные по данным измерений амплитудную характеристику Uвых=F(Uвх) и зависимость Кu=F(Uвх).

6. Амплитудно-частотные характеристики операционного усилителя, измеренные для трех значений С=2nF, С=2μF, С=0.

6.Осциллограммы напряжений на входе и выходе операционного усилителя.

7 Выводы.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СТАБИЛИЗАТОРА

файл – Lab 9. ewb. (Lab_st.ewb.)

9.1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование характеристик параметрического стабилизатора напряжения.

9.2.КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Параметрические стабилизаторы напряжения выполняются на полупроводниковых стабилитронах. Стабилитроном называется полупроводниковый диод, падение напряжения на котором в области электрического пробоя мало зависит от тока, что даёт возможность использовать его для стабилизации напряжения. Вольтамперная характеристика стабилитрона, рассчитанного на напряжение стабилизации, равное 8В, приведена на рис.9.1.

Механизм пробоя в полупроводниковых стабилитронах может быть туннельным, лавинным или смешанным в зависимости от удельного сопротивления и других характеристик материала проводника. Основными параметрами стабилитрона являются: напряжение стабилизации Uсm при изменении тока стабилитрона от 1мин до 1макс.; температурный коэффициент изменения напряжения стабилизации (ТКН); динамическое сопротивление стабилитрона на участке стабилизации Rд=∆U/∆I.

Как видно из рис.9.1 падение напряжения на стабилитроне в области лавинного пробоя лишь незначительно изменяется при больших изменениях тока стабилизации (Iст). Это свойство полупроводникового стабилитрона используют в параметрических стабилизаторах для получения стабильного выходного напряжения

.  I

Рис.9.1. Вольтамперная характеристика полупроводникового стабилитрона. Обозначение стабилитрона на электрических схемах приведено в левом верхнем углу рисунка.

Принципиальная схема стабилизатора напряжения приведена на рис 9.2.

Рис.9.2.Приинципальная схема параметрического стабилизатора напряжения

На схеме обозначены:

-Резистор делителя напряжения R1

-Полупроводниковый стабилитрон V1,

-Резистор нагрузки Rн.

Работа стабилизатора напряжения  иллюстрируется  рис.9.3., на котором изображена вольтамперная характеристика стабилитрона и построены  регулировочные характеристики стабилизатора для трех значений входного напряжения Uвх.= Uобр.=6,7 и 8 В. При изменении величины напряжения Uвх. ток, протекающий через  стабилитрон Iст, увеличивается, а падение напряжения на стабилитроне Uст. и соответственно на нагрузке остается неизменным, равным 5В.

Рис.9.3. Иллюстрация процессов стабилизации выходного напряжения при изменении величины входного напряжения.

9.3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СТЕНДА. Структурная схема стенда, на котором моделируется работа параметрического стабилизатора напряжения, приведена на рис.9.4.

Рис.9.4.Структурная схема стенда, используемого для моделирования параметрического стабилизатора напряжения.

На схемы обозначены:

-   Источники постоянного напряжения –12V ( Вольт )  и   50V ( Вольт).

  •  Коммутатор (К), с помощью которого источники постоянного напряжения подключаются к исследуемой схеме.
  •  Переменный резистор (R/ 250 Ohm), позволяющий изменять величину напряжения, подаваемого на схему стабилизатора напряжения.
  •  Вольтметр (Vвх), измеряющий входное напряжение.
  •  Резистор величиной в 1,0 кOhm, включенный последовательно со стабилитроном.
  •  Амперметр(A), измеряющий величину тока, протекающего через стабилитрон и сопротивление нагрузки.
  •  Полупроводниковый стабилитрон (St).
  •  Вольтметр (Vвых), измеряющий падение напряжения на стабилитроне (выходное напряжение на сопротивлении нагрузки).
  •   Коммутатор (Spece), подключающий или отключающий переменный резистор нагрузки (T/ 2,0 k Ohm).

Стабилизатор напряжения работает следующим образом. При изменении величины входного напряжения изменяется величина тока, протекающего через стабилитрон, и соответственно, изменяется падение напряжения на резисторе 1 кOhm. При этом падение напряжения на стабилитроне и следовательно на сопротивлении нагрузки остается постоянным. При изменении сопротивления нагрузки также изменяется величина падения напряжения на резистор 1,0 кOhm, а напряжение на стабилитроне и на резисторе нагрузки остается неизменным, равным напряжению стабилизации (Ust).

9.4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с моделью стенда и порядком проведения измерений.

2.Подготовить исходные материалы для составления отчета по работе. Для чего на отдельных листках бумаги заполнить титульный лист с фамилией, именем и отчеством студента, выполняющего лабораторную работу. Затем написать название дисциплины, название  и цель выполнения работы.

3.Включить компьютер, запустить на выполнение программу «Eleсtronics Workbench» и открыть файл «Lab.9.ewb», размещенный в папке «Электротехника и электроника», вложенной в папку «Лабораторные работы».

4.Вычертить схему стенда c экрана монитора с помощью линейки.

5. С помощью  коммутатора (Spece) отключить сопротивление нагрузки.

С помощью коммутатора  К подключить к исследуемой схеме источник напряжения  -12 V.  Устанавливая  последовательно  входное напряжение равным  1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0;6,0;7,0; 8.0; 9.0 В  измерить для каждого случая величины токов, протекающих через стабилитрон. Результаты измерений занести в табл.9.1. По  данным,полученным  при измерения построить статическую  вольтамперную  характеристику стабилитрона.

6. Коммутатором (Spece) отключить сопротивление нагрузки .

С помощью коммутатора  К подклчить к исследуемой схеме источник напряжения  50 V.Устанавливая последовательно  входное напряжение, равным  10; 20; 30; 40; 50; 60; 70 В, измерить для каждого случая величины выходных напряжений.   Результаты измерений занести в табл.9.2. По результатам измерений построить регулировочную характеристику стабилизатора напряжения  Uвых =F (Uвх).

  Определить по характеристике и отметить  максимальную и минимальную величины входного напряжения, при которых  выходное напряжение остается постоянным.

Табл. 9.1.

. Vвх,B

-1,0

-2,0

-3.0

. Vвых,B

7.Подключить резистор нагрузки и, изменяя величину входного напряжения, определить максимальную и минимальную величины входного напряжения, при которых напряжение на резисторе нагрузки остается постоянным. Результаты измерений записать в табл.9.2

Табл. 9.2.

Величины

Vвх.мин

Vвх.макс

Vвых

Ед. измер.

В

В

В

R=2,0кОм

8. Подключить  резистор нагрузки и, устанавливая его величину равной R=1,0 кОм, R=2,0кОм; R=5кОм, определить максимальные и минимальные величины входного напряжения, при которых напряжение на резисторе нагрузки остается постоянным. Результаты измерений записать в табл.9.3

Табл.9.3

Величины

Vвх.мин

Vвх.макс

Vвых

Ед. измер.

В

В

В

R=1,0кОм

R=3,0кОм

R=5кОм

9.5. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ.

Отчет должен содержать:

1.Титульный лист с названием университета, факультета, кафедры, курса, специальности, дисциплины,  лабораторной работы и фамилии, имени и отчества студента.

2.Цель работы.

3.Структурную схему модели лабораторного стенда, вычерченную с помощью линейки.

4.Таблицы 9.1. и 9.2.,9.3., содержащие результаты измерений и расчетов.

5.Построенные по данным измерений характеристики стабилизации выходного напряжения Uн= F(Uвх).

6 Выводы.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОГЕНЕРАТОРА КОЛЕБАНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ С МОСТОМ ВИНА В ЦЕПИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

файл – Lab 10. ewb. (Wien.osc.4CA)

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.  Исследование характеристик автогенератора низкочастотных колебаний напряжения, построенного на основе операционного усилителя с мостом Вина в цепи положительной обратной связи. Исследование генератора автоколебаний напряжения с мостом Вина в цепи обратной связи проводится с помощью программы Workbench.

               КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

В пищевых отраслях промышленности, в том числе в системах автоматизации технологических процессов, в настоящее время наряду с цифровыми синтезаторами сеток опорных частот, еще достаточно широко используются автогенераторы, построенные с использованием дискретных элементов: кварцевых резонаторов, резисторов, конденсаторов, дискретных полупроводниковых приборов.

  В общем случае автогенератор гармонических колебаний состоит из  колебательного контура, определяющего диапазон частот автоколебаний и усилительного элемента, компенсирующего потери в колебательном контуре. Усилительный элемент может быть совмещен с колебательным контуром, как, например, это делается в оптических квантовых генераторах (лазерах), генераторах Ганна и некоторых других. В оптических квантовых генераторах компенсация потерь в колебательном контуре осуществляется за счет энергии накачки, используемой для стимуляции внутриатомных переходов на более высокие энергетические уровени. Однако чаще усилительный элемент выполняется отдельно от колебательного контура (генераторы на лавинно-пролетных диодах, генераторы с усилителями на транзисторах). При этом компенсация потерь в колебательном контуре осуществляется в результате преобразования энергии источника питания усилителя.

В ряде автогенераторов колебательный контур включается в цепь положительной обратной связи.

УСЛОВИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ УСТАНОВИВШИХСЯ КОЛЕБАНИЙ

Условие установившихся незатухающих колебаний напряжения в рассматриваемом случае можно записать в следующем виде:

Кус(jω)Ко.с.(jω)=|Кус(jω)| exp(jφус.)|Ко.с.(jω)|·exp(jφос.)=1,  (10.1)

где Кус.(jω) – комплексный коэффициент передачи усилителя,

 Ко.с.(jω) – комплексный коэффициент передачи цепи обратной связи,

 ω – угловая частота,

 φус.– сдвиг фаз в усилителе сигнала,

 φос.– сдвиг фаз в цепи положительной обратной связи,

Равенство (10.1) можно разбить на два:

– Условие баланса амплитуд: |Кус(jω)||Ко.с.(jω)|=1  (10.2)

– Условие баланса фаз: φус+ φос=2π n,    (10.3)

где п=0,1,2,3,….

УСЛОВИЯ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ

Соответственно условие самовозбуждения колебаний напряжения может быть записано в следующем виде:

Кус(jω)Ко.с.(jω)=|Кус(jω)|exp(jφус)|Ко.с.(jω)|exp(jφос.)>1, (10.4)

Соответственно:

– Условие баланса амплитуд:  |Кус(jω)| |Ко.с.(jω)|>1   (10.5)

– Условие баланса фаз:  φусос=2πn,     (10.6)

где п=1,2,3,….

Так как условия самовозбуждения выполняются только на частоте fо, то через некоторое время на выходе автогенератора устанавливаются незатухающие гармонические колебания постоянной амплитудой и частотой fо. Амплитуда колебаний ограничивается нелинейностью амплитудной характеристики усилителя и естественно изменяется в зависимости от типа усилителя и напряжения источника питания усилителя.

АВТОГЕНЕРАТОР С R-C ФИЛЬТРОМ В ЦЕПИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ.

В рассматриваемом случае автогенератор колебаний строится на основе операционного интегрального полупроводникового усилителя, охваченного положительной обратной связью. Положительная обратная связь образуется в том случае, когда сигнал с выхода усилителя подается на его вход в фазе одинаковой с фазой сигнала на входе. В операционном усилителе это достигается подачей выходного сигнала на неинвертирующий вход усилителя.

В цепь положительной обратной связи при этом включается частотно-избирательный элемент, построенный из последовательно и параллельно включенных R1, C1, R2, C2 –элементов. Коэффициент передачи RC фильтра, равен:

Ко.с.(jω)=1/[(1+R1/R2+C1/C2)+jR1C2    --1/ω C1, R2)] .  (10.7.)

На квазирезонансной частоте (ω0) фазовый сдвиг равен нулю, следовательно

                                   ωR1 C2  --1/ω C1, R2.     (10.8)

Откуда следует, что

                                    ω02=1/R1, C1, R2, C2.     (10.9)

Модуль коэффициента передачи на квазирезонансной частоте

                              |Ко.с.(jω)|=1/1+R1/R2+C1/C2.              (10.10.)

Условия баланса фаз и баланса амплитуд выполняются только на квазирезонансной частоте. На этой частоте (fо) и возникают колебания амплитуды выходного напряжения.

Частота колебаний напряжения на выходе автогенератора определяется выражением:

                                fо=1/2 π √R1, C1, R2, C2 [Гц].                (10.11)

Обычно величины резисторов и конденсаторов в мостике Вина выбираются одинаковыми R1 = R2= R;  C1 = C2=С. При этом

                                   fорасч.=1/2πRC [Гц].                (10.12)

В работе исследуются характеристики автогенератора синусоидальных колебаний напряжения, построенного на основе интегрального операционного усилителя. Принципиальная электрическая схема автогенератора колебаний приведена на рис.10.1.

Основное преимущество исследуемого автогенератора – возможность изменения частоты колебаний напряжения в широком диапазоне частот путем выбора величин резисторов и конденсаторов, включенных в цепи положительной обратной связи.

Интегральный операционный усилитель (ОУ) характеризуется большим коэффициентом усиления по напряжению (Кu), большим входным сопротивлением (сотни МОм) и малым выходным сопротивлением(50 Ом). Усилитель имеет два входа и один выход. Один из входов усилителя называется инвертирующим. Знак сигнала, поданного на инвертирующий вход усилителя, на выходе изменяется на противоположный. Другой вход называется неинвертирующим. Знак сигнала, поданного на этот вход сохраняется на выходе неизменным. Питание операционного усилителя осуществляется от двухполюсного источника питания, создающего напряжения +Еп и -Еп.

Операционные усилители выпускаются для широкого предела изменения выходной мощности (100Вт) и характеризуются малым уровнем собственных шумов и высокой стабильностью выходного напряжения. Все это позволяет строить на их основе автогенераторы низкочастотных колебаний напряжения переменной частоты. Такие автогенераторы необходимы для решения широкого круга задач при автоматизации технологических процессов в пищевых отраслях промышленности.

Так как коэффициент усиления О.У. оказывается слишком большим, в схему усилителя вводится отрицательная обратная связь по напряжению. Для этого напряжение с выхода усилителя через резистор (Rо.с.) подается на инвертирующий вход усилителя. При этом коэффициент усиления  по напряжению приближенно определяется выражением:

                                                Кu.ос.=Rо.с./R г,                                 ( 10.13 )

где Rо.с.- сопротивление в цепи отрицательной обратной связи,

Rг- внутреннее сопротивление источника сигнала.

 

.

10.3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА МОДЕЛИ СТЕНДА. Структурная схема модели лабораторного стенда приведена на рис .10.1.

Рис.10.1.Структурная схема модели стенда для исследования автогенератора колебаний напряжения, собранного по схеме Вина.

На структурной схеме модели стенда приведены:

-Осциллограф, используемый для наблюдения осциллограмм колебаний напряжения непосредственно на контуре Вина (красная линия) и на выходе операционного усилителя (зеленая линия). Осциллограф также используется для измерения параметров колебаний напряжения.

-Операционный усилитель, инвертирующий вход которого обозначен знаком минус, неинвертирующий вход – знаком плюс.

-Мост Вина, состоящий из двух резисторов (R3=20кОhm и R4=20кОhm) и двух конденсаторов (С1=10 nF и С2=10 nF),

-Источник питания, создающий напряжение +15В и –15В.

-Нагрузка из трех последовательно включенных резисторов R1 (20 кОhm), резистора 30 к Оhm и резистора R2 (20 кОhm)

Положительная обратная связь, необходимая для самовозбуждения колебаний напряжения, создается путем подачи выходного напряжения с резисторов нагрузки через мост Вина на неинвертирующий вход О.У.

Напряжение отрицательной обратной связи подается на инвертирующий вход О.У. с резистора R2(20 кОhm). Выходное напряжение снимается с резистора R1(20 кОhm). Параллельно резистору R1 включены два стабилитрона, ограничивающие амплитуду колебаний выходного напряжения.

10.4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с моделью стенда и порядком проведения измерений.

2.Подготовить исходные материалы для составления отчета по работе. Для чего на отдельных листках бумаги заполнить титульный лист с фамилией, именем и отчеством студента, выполняющего лабораторную работу. Затем написать название дисциплины, название  и цель выполнения работы.

3. Включить компьютер, запустить на выполнение программу «Eleсtronics Workbench» и открыть файл «Lab.10.ewb», размещенный в папке «Электротехника и электроника», вложенной в папку «Лабораторные работы».

4. Вычертить модель стенда и электрическую схему автогенератора (с экрана монитора).

5. Включить осциллограф и питание стенда. Зарисовать осциллограммы напряжений на входе и выходе операционного усилителя. Измерить, пользуясь калибровкой осциллографа, амплитуды (Uвх , Uвых) и период колебаний напряжений  (То.изм.) на входе и  выходе операционного усилителя и  занести их значения в табл. 10.1.

6.Рассчитать частоту колебаний напряжения на выходе автогенератора.

fo.изм.   = 1/To.изм. и занести полученное значение в табл.10.1.

6. Определить для приведенных на электрической схеме автогенератора  величин R3   =R4=R и С1,=С2 =C расчетные значения периода колебаний То.расч. и  частоты колебаний напряжения fo.расч.   = 1/To.расч.  на выходе автогенератора.

7. Изменяя параметры R3=R4 и С12 определить пределы реализуемого в данной схеме изменения частоты колебаний напряжения на выходе автогенератора. Измерения провести для шести различных значений R3,R4,.С12. Результаты измерений частоты и амплитуды колебаний на выходе автогенератора занести в табл.10.1.

Табл.10.1.

Величины

Uвх

Uвых

То.изм.

fо.изм.

То.расч.

fо.расч.

Ед. измер.

В

    В

С

Гц

С

Гц

R3=R4=R=

С12=C=

R3=R4= R=

С1=С2=C=

R3=R4=R=

С1=С2=C=

R3=R4=R=

С12=C=

R3=R4=R=

С12=C=

10.5. СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО РАБОТЕ. Отчет должен содержать:

1. Титульный лист с названием университета, факультета, кафедры, курса, специальности, дисциплины, работы и фамилии, имени и отчества студента.

2. Цель работы.

3. Схему модели стенда, вычерченную с помощью линейки.

4.Таблицу 10.1., содержащую результаты измерений и расчетов.

5. Осциллограммы напряжений на входе и выходе операционного усилителя. На осциллограммах должны быть нанесены ось времени и ось измеряемой величины. На осях должны быть обозначения измеряемых величин и масштабные метки. Масштабные метки должны быть  нанесены также на оси времени.

6. Выводы.


Для заметок


Для заметок


Для заметок


                          

Иноземцев Игорь Матвеевич

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА.

ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА,

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ДЛЯ СУДЕНТОВ ВСЕХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

71

Vab

Vс

Vb

Va

N

C

B

A

Ic

Ib

Vca

Vbc

Ia

Za

Zb

Zc

Еп

Еп

Uвых

Uвх2

Uвх1

-

+

-

+

Rос

Rг

+

U2,B

t, рад

t, рад

t, рад

t, рад

t, рад

I2 МАКС

IН СР

U2 МАКС

UН СР

0

t, рад

U2 МАКС

U2 A

U2 B

U2 B

U2 C

U2 A

/6

2/6

3/6

4/6

5/6

2

3

iB1

iB1=i2A

A

A

A

A

B

0

0

0

0

0

iB2=i2BA

iB3=i2CBA

iB2

VН

iН

iB3

U

1C

 

U

1B

 

U

1A

 

А

 

В

 

U

2B

 

U

2A

 

С

 

U

2C

 

RН

I

 Н

 

+

 

 

I

b1

 

B   

1

 

B   

2

 

B

3

 

I

b2

 

I

b3

 

U

Н

 

V

V

Zab

V

Zbc

V

Zca

С

A

A

A

А

В

Ia

Ib

Ic

A

A

A

Iab

Ibc

Ica

~


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33419. Имидж фирмы 34 KB
  Организация может иметь несколько имиджей соответствии с запросами целевых аудиторий потребителей партнеров инвесторы и т. Если фирма не работает над созданием позитивного имиджа он формируется стихийно в процессе рыночного взаимодействия и как правило не соответствует тому образу который фирма хотела бы иметь. Преимущества позитивного имиджа: 1повышение конкурентоспособности 2укрепление доверия со стороны целевых аудиторий покупателей дополнительные резервы в ценовой и товарной политике 3 активное развитие корпоративной...
33420. Концептуальные основы формирования имиджа организации» 16.7 KB
  В то же время имидж – это объективный фактор играющий существенную роль в оценке любого социального процесса или явления. Имидж организации складывается на основе компонентов: имидж товара или услуги имидж потребителей товара внутренний имидж организации имидж основателя или основных руководителей имидж персонала визуальный имидж организации и. Внешний имидж организации это то как ее воспринимает общество средства массовой информации инвесторы и общественная работа организации а внутренний отношение к организации...
33421. Понятие «корпоративная культура» и отношение к феномену корпоративной культуры 39 KB
  Основу корпоративной и организационной культуры составляют те идеи взгляды основополагающие ценности которые разделяются членами организации. Свойства корпоративной культуры базируются на признаках: всеобщность не формальность устойчивость. Всеобщность корпоративной культуры выражается в том что она охватывает все виды действий осуществляемых в организации.
33422. Краткое содержание. Корпоративный кодекс в организации 34 KB
  Корпоративный кодекс в организации Создание корпоративного кодекса – это один из способов обеспечения информационной открытости и публичности компании свидетельство приверженности высоким стандартам корпоративного поведения. Корпоративный кодекс – это открытая книга повествующая о принципах деятельности компании отвечающая на вопросы о том куда двигается предприятие как себя позиционирует. Послание от руководителей компании. Организационная структура компании главные персоналии.
33423. Невербальное общение и его роль в формирования имиджа управленца 19.73 KB
  Оно может либо дополнять и усиливать словесное общение либо ему противоречить и ослаблять. Невербальное общение – не так сильно структурировано как вербальное.
33424. Основы имиджелогии. Структура имиджа и его составляющие 26.48 KB
  Структура имиджа и его составляющие. В ряде определений получила отражение знаковая информационно –символическая природа имиджа. Но данный аспект в технологии имиджа на мой взгляд не главное. В этом определении ощутим акцент на таком прагматическом результате построения имиджа как передача информации о субъекте в виде его имиджа адресату в качестве которого выступает социальная группа.
33425. Финансовый менеджмент 22.96 KB
  Эффективное управление финансовой деятельностью предприятия обеспечивается реализацией принципов основными из которых являются: интегрированность с общей системой управления предприятием; комплексный характер формирования управленческих решений; высокий динамизм управления; многовариантность подходов к разработке отдельных управленческих решений; ориентированность на стратегические цели развития предприятия. Главной целью финансового менеджмента является обеспечение максимизации благосостояния собственников предприятия в текущем и...
33426. Управление денежными активами или остатком денежных средств и их эквивалентов 21.97 KB
  Размер остатка денежных активов которым оперирует предприятие в процессе хозяйственной деятельности определяет уровень его абсолютной платежеспособности влияет на размер капитала инвестируемого в оборотные активы а также характеризует в определенной мере его инвестиционные возможности. Операционный или трансакционный остаток денежных активов формируется с целью обеспечения текущих платежей связанных с операционной деятельностью предприятия: по закупке сырья материалов и полуфабрикатов; оплате труда; уплате налогов; оплате услуг...
33427. Управление затратами и себестоимостью продукции 23.55 KB
  Проведение общего анализа издержек предприятия: Анализ учетной политики предприятия; Формирование классификатора потребляемых ресурсов; АВС–анализ структуры затрат по видам ресурсов; Классификация затрат (переменные/постоянные, прямые/косвенные); Факторный анализ тенденций изменений структуры затрат