42182

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСИММЕТРИЧНОГО ПАССИВНОГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА

Лабораторная работа

Физика

Исследование линейного пассивного четырехполюсника при переменной нагрузке определение на основании опытных данных постоянных четырехполюсника А В С D и построение круговой диаграммы. Активные четырехполюсники в своих ветвях содержат источники энергии в пассивных четырехполюсниках источников энергии нет. Для любого пассивного четырехполюсника напряжение и ток на входе и выходе связаны между собой уравнениями:...

Русский

2013-10-27

222.5 KB

21 чел.

PAGE  9

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №.8.1. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСИММЕТРИЧНОГО ПАССИВНОГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА

Цель работы: Исследование линейного пассивного четырехполюсника при переменной нагрузке, определение на основании опытных данных постоянных четырехполюсника А, В, С, D и построение круговой диаграммы.

Общие  теоретические  сведения

Всякое электрическое устройство, имеющее два входных зажима (1-1’) и два выходных (2-2’) (рис.8.1,а) может рассматриваться как четырехполюсник. Зажимы 1-1/ , к которым подключается источник электрической энергии, называются входными зажимами. Зажимы 2-2/ , к которым подключается приемник электрической энергии Z2, называются выходными зажимами. Четырехполюсник является передаточным звеном между источником энергии и нагрузкой.

Рис.8.1.1. Схемы включения четырехполюсников.

Четырехполюсники делятся на активные и пассивные. Активные четырехполюсники в своих ветвях содержат источники энергии, в пассивных четырехполюсниках источников энергии нет. На схеме четырехполюсник изображается в виде прямоугольника с двумя парами зажимов (рис.8.1.1). Для любого пассивного четырехполюсника напряжение и ток на входе  и выходе связаны между собой уравнениями:

                                        (8.1.1)

здесь А, В, С, D - постоянные четырехполюсника, которые в общем случае представляют собой постоянные комплексные числа для заданной частоты питания, схемы четырехполюсника и параметров его элементов. Коэффициенты пассивного четырехполюсника связаны между собой соотношением:

 А∙DВ∙С = 1.                                           (8.1.2)

Если источник и приемник энергии поменять местами, т.е. принять зажимы 2-2’ как входные, а 1-1’ как выходные, то уравнения четырехполюсника имеют вид:

 .   (8.1.3)

Коэффициенты A и D – безразмерные, коэффициент B имеет размерность сопротивления, а коэффициент C – размерность проводимости.

Коэффициенты четырехполюсника можно найти по опытным данным. Из опыта прямого холостого хода ( зажимы 2-2 разомкнуты,  ,  питание подается на зажимы 1-1) имеем (рис. 8.1.1,б):

.   (8.1.4)

Из опыта прямого короткого замыкания (зажимы 2-2 замкнуты накоротко, , питание подается на зажимы 1-1) имеем (рис.8.1.1,в):

 .   (8.1.5)

Из опыта обратного короткого замыкания (зажимы 1-1 замкнуты накоротко,  , питание подается на зажимы 2-2) имеем (рис. 8.1.1г):

 .   (8.1.6)

Решая совместно уравнения (8.1.2), (8.1.4), (8.1.5) и  (8.1.6), получим:

.  (8.1.7)

Построение  круговой  диаграммы

Если  U1  = сonst;  j2  = сonst  то при изменении  Z2  для токов    и   (комплексные токи) можно построить круговую диаграмму (рис.8.1.2). Построение выполняется в следующем порядке:

  1.  выбираем масштаб  mU  и откладываем вектор     по оси ординат (рис. 8.1.2);
  2.  выбираем масштаб  mI  и откладываем векторы   (отрезок ОО1)  и    (отрезок ОК); построение круговой диаграммы  на рис.8.1.2 показано для случая, когда , а .
  3.  соединив точки О1  и  К, получаем хорду О1К;
  4.  выбираем масштаб  mz  и откладываем на хорде  О1К  отрезок  ;
  5.  проводим прямую AN изменяющегося параметра  Z2  под углом (j2k - j2) к хорде O1К;
  6.  проводим прямую О1D ^ AN’;
  7.  делим хорду  О1К  пополам и восстанавливаем к ее середине перпендикуляр, точка пересечения перпендикуляра с линией  О1D даст центр С круговой диаграммы. Радиусом  СО1 = СК проводим окружность токов;
  8.  для заданного значения  Z2  откладываем отрезок  и соединяем точки О1  и  N.

  1.  

Рис.8.1.2. Построение круговой диаграммы четырехполюсника.

Электрические параметры четырехполюсника будут определяться:

                

             

             

Масштабы этих величин определяются:

                  

                   .

В работе исследуется пассивный четырехполюсник, параметры которого устанавливает компьютер по шифру студента.

Порядок  выполнения работы

Электронная модель для исследования несимметричного пассивного четырехполюсника приведена на рис.8.1.3.

Рис.8.1.3. Вид активного окна  лабораторной работы №8.1. Электронная модель для исследования пассивного четырехполюсника.

  1.  Провести опыт холостого хода при питании четырехполюсника со стороны входных зажимов 1-11 (переключатель П в положении «хх», активизирована опция Включение четырехполюсника - прямое). Показания приборов записать в табл. 8.1.1.

Таблица 8.1.1

Режим

цепи

Измерено

Вычислено

Прямой

ХХ

U10

I10

P10

U20

I20

Cos j10

Знак j10

j10

Z10

Z10

В

А

Вт

В

А

-

-

градусы

Ом

Ом

Формулы для расчетов:

Знак угла  j10  определяется включением сначала добавочного конденсатора емкостью в несколько мкФ, а затем включением дополнительной катушки с большим индуктивным сопротивлением. Если  j10 ≤ 0, то включение добавочного конденсатора вызывает увеличение тока  I10. Если  j10 > 0, то включение добавочного конденсатора вызывает уменьшение тока. При включении добавочной катушки индуктивности наблюдается обратное явление, т. е. при j10 ≤ 0 наблюдается уменьшение тока.

  1.  Провести опыт короткого замыкания при питании четырехполюсника со стороны входных зажимов 1-1 (переключатель П в положение «кз», активизирована опция Включение четырехполюсника -прямое). Показания приборов записать в таблицу 8.1.2.

Таблица 8.1.2

Режим цепи

Измерено

Вычислено

Прямое К.З.

U1k

I1k

P1k

U2k

I2k

Cos j1k

j1k

Знак j

Z1k

Z1k

В

А

Вт

В

А

-

градусы

-

Ом

Ом

Формулы для расчетов:

;       ;       .

  1.  Провести опыт короткого замыкания при питании четырехполюсника со стороны выходных зажимов 2-2’ (переключатель П в положение «кз», активизирована опция Включение четырехполюсника -обратное). Показания приборов записать в табл. 8.1.3.

Таблица 8.1.3

Режим цепи

Измерено

Вычислено

Обратное К.З.

U2k

I2k

P2k

U1k

I1k

Cosj2k

j2k

Знак φ

Z2k

Z2k

В

А

Вт

В

А

-

градусы

-

Ом

Ом

При обратном коротком замыкании значения  U2  и  I2  замеряются вольтметром  U1  и амперметром  A1,  а значения  U1  и  I1 - вольтметром  U2  и амперметром  A2.

Формулы для расчетов:

;       ;       .

4. Проверить результаты вычислений сопротивлений по п.1-3, вызвав в меню опцию «Проверка полученных результатов».

  1.  Пользуясь комплексными сопротивлениями вычислить по формулам (8.1.7) постоянные коэффициенты четырехполюсника  А;B;C;D и произвести проверку их по формуле (8.1.2).
  2.  Исследовать нагрузочный режим четырехполюсника по указанию преподавателя ( переключатель П в положении «н», активизирована опция Включение четырехполюсника -прямое). Показания приборов записать в табл. 8.1.4.

Таблица 8.1.4

Режим цепи

Измерено

Вычислено

нагрузка

U1

I1

P1

U2

I2

P2

Cos j1

j1

Знак j1

Z2

В

А

Вт

В

А

Вт

-

оЭЛ

-

Ом

Формулы для расчетов:

;       ;       .

т.к. нагрузка активная.

Знак  j1  определяется включением дополнительного конденсатора, также как и в п.1.

  1.  По данным опытов построить круговую диаграмму четырехполюсника, определить масштабы всех электрических величин на входе и выходе четырехполюсника.
  2.  Найти по круговой диаграмме величины  I1, P1, U2, I2, P2  для двух значений сопротивления нагрузки , вычисленных по данным таблицы 8.1.4 и записать их в табл. 8.1.5.

Таблица 8.1.5

№№

п/п

По круговой диаграмме

I1

P1

U2

I2

P2

Z2

А

Вт

В

А

Вт

Ом

  1.  Сравнить значения  I1, P1, U2, I2, P2  полученные по круговой диаграмме с результатами опыта.
  2.  Сделать заключение по работе.

Контрольные вопросы

  1.  Что такое четырехполюсник и какая связь существует между входными и выходными величинами ?
  2.  Какую размерность имеют постоянные четырехполюсника ?
  3.  Как найти коэффициенты четырехполюсника из опыта ?
  4.  Какая связь существует между параметрами элементов четырехполюсника и его постоянными ?
  5.  Построение круговой диаграммы четырехполюсника.
  6.  При каком значении сопротивления нагрузки мощность в нагрузке будет максимальной ?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55100. Навчально-виховний процес як основа діяльності викладача вищої школи 74 KB
  Чому професіонал це завжди індивідуальність зі своїм обличчям почерком Чи сформований на вашу думку у вас власний стиль професійної діяльності Виділіть основні його ознаки. Чи можна в основу навчання студента покласти копіювання зразків новаторського досвіду за фахом Який викладач вибере групу студентів ...
55101. Перемещение и копирование частей рисунка 323.5 KB
  Используя команду горизонтального меню Рисунок Атрибуты измените размер полотна: ширина 93 высота 86 единицы измерения: см Используя инструменты панели рисования палитру операции перемещения и копирования нарисуйте солнце в качестве подсказки можно использовать следующие этапы...
55102. Кредит: сущность, функции, источники. Виды кредита 21.39 KB
  Условия срочности отражают необходимость возврата кредита не в любое, приемлемое для заемщика время, а в точно определенный срок, зафиксированный в кредитном договоре
55103. Модель «IS – LM» 18.17 KB
  Модель IS-LM представляет собой модель совместного равновесия товарного и денежного рынков. Она является моделью кейнсианского типа, описывает экономику в краткосрочном периоде и служит основой современной теории совокупного спроса.
55104. Облік, аналіз та аудит торгівельних запасів на торговельному підприємстві 676.5 KB
  Правова організація і побудова обліку грошових розрахунків між підприємствами мають велике значення, оскільки забезпечують швидке завершення кругообороту коштів, перехід їх з товарної форми у грошову, створюють необхідні умови для оплати придбаних товарно-матеріальних цінностей.
55105. Государственный бюджет: принципы построения, доходы и расходы 19.77 KB
  Структура государственного бюджета в каждой стране имеет свои особенности. Они обусловлены не только национальными традициями, организацией образования и здравоохранения, но и главным образом характером административной системы, структурными особенностями экономики, развитием оборонных отраслей и др.
55107. Обследование курящего человека: спирометрия, определение концентрации метгемоглобина, тест для определения котинина. Методические указания 144.5 KB
  1 группа - характеризующие легочные объемы дыхательный оббьем резервный объем вдоха резервный объем выдоха остаточный объем и емкости общая емкость емкость вдоха функциональная остаточная емкость. 3 группа -– характеризующие состояние бронхиальной проходимости форсированная жизненная емкость легких максимальная объемная скорость дыхания во время вдоха и выдоха
55108. Общее учение о болезни 108.5 KB
  Цель: проверить и закрепить полученные знания о здоровье и болезни. Вопросы для самоподготовки: Определение понятия «здоровье» Критерии здоровья. Определение понятия «болезнь». Понятие о патологическом процессе и патологическом состоянии.