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

3503. Компиляция в программировании 27.83 KB
  Компиляция Программа, представленная в виде команд языка программирования, называется исходной программой. Она состоит из инструкций, понятных человеку, но не понятных процессору компьютера. Чтобы процессор смог выполнить работу в соответствии с инс...
3504. Стиль программирования 17.72 KB
  Стиль программирования Работая над программой, программист, особенно начинающий, должен хорошо представлять, что программа, которую он разрабатывает, предназначена, с одной стороны, для пользователя, с другой – для самого программиста. Текст пр...
3505. Основы алгоритмизации 69.15 KB
  Основы алгоритмизации На первых этапах создания программы программист должен определить последовательность действий, которые необходимо выполнить, чтобы решить поставленную задачу, т.е. разработать алгоритм. Строго говоря, алгоритм – последоват...
3506. Язык программирования Delphi (Object Pascal) 408.81 KB
  Язык программирования Delphi (Object Pascal) Основным инструментом Delphi, его ядром, является язык Object Pascal. По сравнению с первоначальной версией Pascal и Borland Pascal 7.0 версия Object Pascal, используемая в Delphi, подверглась серьезным д...
3507. Компаративные (адъективные) идиомы современного английского языка как средство речевого воздействия 113.48 KB
  Сравнительно недавнее становление фразеологии как лингвистической дисциплины является одной из причин еще недостаточно полной разработки многих проблем в этой области. До сих пор среди лингвистов отсутствует единое понимание объекта фразеол...
3508. Маркетинг: организация и особенности маркетинговой деятельности 925.8 KB
  В данном пособии реализованы требования ГОС ВПО по дисциплине «Маркетинг», представлен учебный материала по второму разделу курса. Содержание пособия раскрывает методические и прикладные аспекты современных концепций маркетинга в деятельности отечес...
3509. Информационный менеджмент 270.27 KB
  Методические указания предназначены для студентов специальности «Прикладная информатика в экономике» при изучении дисциплины «Информационный менеджмент». Представленные материалы могут использоваться как для аудиторной работы, так и для самостоятель...
3510. Стратегический менеджмент 10.05 MB
  Целью изучения дисциплины является овладение теоретическими и практическими знаниями, необходимыми для постановки системы стратегического планирования и управления на предприятиях. В рамках сформулированной цели решаются следующие задачи: форм...
3511. Стратегический менеджмент. Учебное пособие 2.14 MB
  В книге известных английских профессоров рассматривается широкий круг вопросов, связанных с разработкой и практическим осуществлением стратегий развития бизнеса в современных условиях. Дается простое и четкое представление стратегического процесса к...