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

68109. Збірка прозових мініатюр «Лабіринтами життя…» 260.5 KB
  Ольга Захарівна Северин Своєрідні ліки від байдужості Збірочка оповідань Лабіринтами життя Ольги Северин це картини її власної душі. Картини душі Ольги Северин чисті наївні спонукають прислухатись до шелесту ранкових зірок ще раз переконатись що життя прекрасне тому що ми живемо й можемо творити його самі.
68110. Рекомендации по снижению уровня безработицы в городе Усть-Илимске 398.5 KB
  Рассмотреть теоретические аспекты разработки программ развития городов; провести анализ состояния социально-экономических показателей города Усть-Илимска, провести анализ стратегии развития города Усть-Илимска; сформулировать практические рекомендации по снижению уровня безработицы.
68111. Обереги нашого життя – птахи 254 KB
  Мета: збагатити знання учнів про чудодійні обереги нашого життя – птахи; творчо осмислити і систематизувати матеріал про ластівку; з’ясувати як у народі ставилися до ластівки чому її називають Божою пташкою; привчати учнів самостійно опрацьовувати додаткові навчальні та народознавчі матеріали...
68112. Біблійні легенди. «Чому людина не знає, доки живе». Підсумок за темою 118.5 KB
  Продовжити знайомити із біблійними легендами продовжувати вчити учнів читати текст за особами працювати з текстом осмислювати його зміст; формувати уміння ділити текст на частини; збагачувати словниковий запас; розвивати логічне мислення пам’ять увагучитацькі навики швидкість та виразність читання...
68113. Де літав ти, Чорногузе 158.5 KB
  Де ж ти була Далеко Як звуть тебеЛелека Отже ми з вами сьогодні поговоримо про чудового птаха про живий символ України лелеку або як його ще називають Чорногуза. Продовження бесіди Лелека є символом любові та радості. Також вважають що лелека є покровителем сім’ї і рідного дому.
68114. Будинок англійця 48.5 KB
  So, all pupils are in a good mood and we can start our lesson. Please look at the blackboard and read the motto. It is some English proverb “East or West home is best”, “There is no place like home”. Aim. Повідомлення теми та мети уроку. Today we are going to speak about your home and about...
68115. Я вибирала долю собi сама… 93.5 KB
  Мета: 1) познайомити учнів із творами Л. Костенко, їх неповторністю й оригінальністю; 2) формувати особистість, яка має почуття гідності, багатий духовний світ; розвивати акторські навички учнів; 3) виховувати громадянську позицію учнів, уміння аналізувати залежність виникнення...
68116. Сценарій музично-тематичної композиції до 140-ї річниці від дня народження Лесі Українки 175.31 KB
  Леся Українка: Мріє не зрадь Я так довго до тебе тужила Стільки безрадісних днів стільки безсонних ночей А тепер я в тебе остатню надію вложила. Ведуча: Справді безсмертного якщо має таких геніїв як Леся і якщо навіть після смерті живуть вони віки в пам’яті народній. Леся Українка...
68117. ЛІДЕР ТОЙ, ХТО ПОПЕРЕДУ 44.5 KB
  Розподіл на групи Визначення якостей лідера Типи лідерів Стилі спілкування Жива скульптура лідера Пам’ятка лідеру Підбиття підсумків Вступ Кожному з вас хочеш не хочеш доведеться якщо і не командувати парадом то вже напевно побувати в ролі старшого. І хай у вашій пріоритетній формулі лідерські якості...