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

46361. Транспортная энергетика. Методические указания 481.5 KB
  Выполнение работы прививает определенные навыки практического применения основных методик термодинамического анализа для расчетов термодинамических процессов расширяет знания об идеализированных циклах реальных тепловых машин позволяет на конкретных примерах усвоить методику энергетического анализа и расчета важнейших процессов и циклов. Паровые циклы циклы паросиловых установок ПТУ их рабочим телом является вещество которое в течение цикла находится то в парообразном то в жидком состоянии. Характерные особенности идеального цикла...
46362. АНАЛИТИЧЕСКИЕ И ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ 7.07 MB
  Получаемая информация о состояниях процесса используется для определения тех характеристик процесса которые нужно получить в результате моделирования. Содержательное описание в словесном выражении концентрирует сведения о физической природе и характеристиках элементарных явлений исследуемого объекта или процесса о степени и характере взаимодействия между ними месте и значении каждого элементарного явления в общем процессе функционирования рассматриваемой реальной системы. Тщательное изучение объекта сводится к наблюдению и фиксации...
46363. Проект и изготовление модели-макета фонтанной арматуры крестового типа 1.5 MB
  Фонтанирование нефтяной скважины это процесс движения нефти от её забоя к устью происходящий под действием пластовой энергии. Естественное фонтанирование нефтяной скважины возможно лишь при условии если ее забойное давление больше гидростатического давления создаваемого на забой весом столба газонефтяной смеси поднимающейся к устью. Фонтанная елка предназначена для контроля и регулирования фонтанной струи направления ее по тому или иному выкиду и в случае необходимости для закрытия скважины. С его помощью поддерживают заданный режим...
46364. Активность сетей Петри. Задача о чтении/записи 1.96 MB
  Причиной рассмотрения сохранения в сети Петри было распределение ресурсов в операционной системе ЭВМ. Сеть Петри на рис. Тупик в сети Петри это переход или множество переходов которые не могут быть запущены.
46367. МОНТАЖ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ ПРИРОДНОГО ГАЗА 284.5 KB
  Площадку укрупнительной сборки узлов трубопроводов и оборудования необходимо оснастить установками для автоматической сварки труб ПАУ601 ПАУ602 а также сварочными агрегатами типа АДД. В значительной степени работа газоперекачивающего агрегата зависит от качества фундамента. Рассмотрим монтаж ГПА блочноконвейерного типа на примере газоперекачивающего агрегата ГПАЦ63 А. Монтаж газоперекачивающего агрегата включает следующие технологические операции: доставку блоков ГПА в зону монтажа в пределы вылета стрелы крана; установку блоков ГПА...
46368. ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ И МАТЕМАТИКИ 426 KB
  Следовательно мы имеем здесь фактически окончательное доказательство единства материи. В материальном мире структурность неуничтожимо самовоспроизводится и это предстаёт уже как структурная организация или самоорганизация применительно к материи это синонимы материи. Структурность материи воспроизводится в качественно разнообразных атрибутивных формах дискретности. Это относительно отдельное дискретное автономное проявление материи.
46369. Требования к качеству подготавливаемой продукции скважин 10.22 MB
  Добыча нефти и нефтяного газа это совокупность технологических процессов осуществляемых на НГДП с целью получения этих продуктов в заданном количестве и определенного качества. При извлечении нефти из недр происходит изменение давления и температуры в результате чего продукция скважин из однофазного состояния переходит в двухфазное т. разгазированную нефть и нефтяной газ; жидкая фаза начнет состоять из нефти и пластовой воды в этом случае поток движущийся по сборным трубопроводам называют трехфазным; для получения товарной нефти и...