4820

Исследование и анализ режимов работы источника постоянной ЭДС

Лабораторная работа

Энергетика

Исследование и анализ режимов работы источника постоянной ЭДС Цель работы. Изучение и анализ различных режимов работы источника электродвижущей силы (источника ЭДС) Основы теории. Системы электроизмерительных приборов. Приборы магн...

Русский

2012-11-27

131.5 KB

9 чел.

Исследование и анализ режимов работы источника постоянной ЭДС

Цель работы.

Изучение и анализ различных режимов работы источника электродвижущей силы (источника ЭДС)

  1.  Основы теории.
    1.  Системы электроизмерительных приборов.
      1.  Приборы магнитоэлектрической системы

Принцип действия магнитоэлектрических приборов основан на взаимодействии поля постоянного магнита и проводников в виде рамки, расположенных на стальном сердечнике по которым протекает измеряемый ток I. В результате силового воздействия постоянного магнитного поля на рамку с током создается вращающий момент Мвр=с∙Ф∙I, который заставляет рамку вращаться. Поскольку стрелка измерительного прибора жестко связана с осью рамки, стрелка прибора начинает вращаться до уравновешивания с пружиной. Угол поворота стрелки:

 α=с∙I

прямо пропорционален величине измеряемого тока I, следовательно, шкала магнитоэлектрического прибора равномерная.

Чаще всего приборы магнитоэлектрической системы применяются для измерения напряжения, тока и сопротивления в цепях постоянного тока.

  1.  Приборы электромагнитной системы.

Для создания вращающего момента используется силовое действие магнитного поля неподвижной катушки на подвижный ферромагнитный сердечник. Под влиянием магнитного поля, создаваемого измеряемым током I, магнитный сердечник втягивается в катушку, поворачивая ось  с указательной стрелкой. Угол отклонения стрелки прибора:

 α=с∙I2

прямо пропорционален квадрату величины измеряемого тока I, следовательно, шкала электромагнитного прибора неравномерная, что создает большие погрешности при малых значениях.

Эти приборы применяются для измерений в цепях переменного тока.

  1.  Приборы электродинамической системы.

Принцип действия основан на взаимодействии двух катушек, по которым протекают измеряемые токи i1 и i2. Измерительный механизм состоит из двух катушек: неподвижной и подвижной. Подвижная катушка, находящаяся внутри неподвижной, закреплена на оси. Ток i2 к подвижной катушке подходит через спиральные пружины, которые также предназначены для создания противодействующего момента. Угол отклонения стрелки в цепи постоянного тока:

α1I1I2

прямо пропорционален произведению токов в неподвижной и подвижной катушках. В цепи переменного тока:

α2I1I2cosφ

угол прямо пропорционален произведению трех величин: тока в неподвижной катушке, тока в подвижной катушке и косинуса угла сдвига фаз φ между векторами этих токов.

  1.  Измерение тока .

Для измерения силы тока последовательно в цепь с сопротивлением R включают амперметр А, считая, что Rш в цепи отсутствует. В цепях постоянного тока для этой цели применяются главным образом приборы магнитоэлектрической системы. В цепях переменного синусоидального тока используются преимущественно амперметры электромагнитной системы. Последовательное включение амперметра А в измеряемую цепь обуславливается тем, что его внутреннее сопротивление RA практически равно нулю. Для расширение предела измерения амперметра А в магнитоэлектрической системы в цепях постоянного тока применяют шунты-сопротивления Rш, включаемые параллельно амперметру А. Расширение пределов измерения приборов может также осуществляться путем использования трансформатора тока ТА и трансформатора напряжения ТV, которые преобразуют большие токи и напряжения в токи и напряжения стандартной величины.

  1.  Измерение напряжения.

Для измерения величины напряжения на любом участке электрической цепи параллельно к нему включают вольтметр V,считая, что RД отсутствует в цепи. Параллельное включение вольтметра V в измеряемую цепь обусловлено тем, что его внутреннее сопротивление RV очень большое. Для расширения предела измерения вольтметра V обычно применяют добавочно сопротивление RД, включенное последовательно с обмоткой вольтметра V.

  1.  Измерение мощности в электрических цепях.

Для измерения мощности Р можно воспользоваться показаниями амперметра и вольтметра:

 P=UI

Но более точный результат дает измерение мощности Р с помощью электродинамического ваттметра.

  1.  Погрешности средств измерений.

Абсолютная погрешность ∆А – разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины.

 ∆А=Аизм - АД

Относительная погрешность γ0 – выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к значению измеряемой величины.

 γ0=(∆А/А)∙100%

Приведенная погрешность γПР – выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к номинальному значение, соответствующему наибольшему показанию прибора.

 γПР=(∆А/АНОМ)∙100%

Допускаемая приведенная погрешность электроизмерительного прибора определяет его класс точности.

  1.  Режимы работы источники ЭДС.

Режим холостого хода – это режим, при котором сопротивление приемника стремится к бесконечности – на практике это соответствует разрыву электрической цепи.

Номинальный режим источника характеризуется тем, что напряжение, ток и мощность его соответствуют тем значениям, на которые он рассчитан заводами-изготовителями.

Согласованный режим – это режим, при котором источник отдает в приемник максимальную мощность.

Режим короткого замыкания характеризуется тем, что сопротивление приемика становится равным нулю.

  1.  Порядок проведения работы.
    1.  Экспериментальным путем исследовать следующие режимы работы источника ЭДС Е :
      1.  –холостой ход – Rпр → ∞ ,Ix = 0, Ux =E;
      2.  –промежуточный режим – Rпрмах = Rпр1 + Rпр2 + Rпр3 ;
      3.  - промежуточный режим – U = 1,25 Uc;
      4.  – согласованный режим – Rпр= Rвн ,Ic =Iкз/2 , Uc = E/2 , Pпрмах;
      5.  –промежуточный режим – U = Uc /2 = E/4;
      6.  Режим короткого замыкания –Rпр = 0 ; Iкз =E/Rвн ;Uкз = 0;
    2.  Экспериментальным путем исследовать влияние  изменения внутреннего сопротивления источника Rвн на его внешнюю характеристику.
      1.  Снять внешнюю характеритику при Rвн = Rвн1 + Rвн2 =134 Ом
      2.   Снять внешнюю характеритику при Rвн = Rвн1 + Rвн2 =100 Ом

  1.  Лабораторное задание.

Снять внешнюю характеристику источника ЭДС Е с внутренним сопротилением Rвн = 100

Режим работы цепи

измерено

вычислено

 E

  U

I

Rвн

R пр

Р пр

Р ист

∆P

η

γ

Примечание

В

В

А

Ом

Ом

Вт

Вт

Вт

%

%

1

Режим холостого хода Rпхр=∞,Iх =0, Uх =E

80

80

-

105,67

0

0

0

100

2

Промежуточный режим Rпр max=Rпр1+Rпр2+ Rпр3

80

65,35

0,12

122,08

544,58

7,84

9,6

1,76

81,69

20,8

3

Промежуточный режим U=1,25Uc

80

50,37

0,28

105,82

179,89

14,10

22,4

8,30

62,96

8,9

4

Согласованный режим Rпр=Rвн,Ic=Iкз/2, Uc=E/2

80

39,33

0,40

101,68

98,33

15,73

32

16,27

49,16

6,2

5

Промежуточный режим U=Uc/2

80

20,08

0,60

99,87

33,47

12,05

48

35,95

25,10

4,1

6

Режим короткого замыкания Rпр=0, Iкз=E/Rвн, Uкз=0

80

0,88

0,80

98,90

1,10

0,70

64

63,30

1,10

3,1

  1.  Основные расчеты

 

  •  Режим холостого хода 

              Внутреннее сопротивление

                               Rвн  = Rвн .ср =105,67 Ом

                 

                     Коэффициент  полезного действия η:

 

                             η = 1

  •  Промежуточный режим – Rпрмах = Rпр1 + Rпр2 + Rпр3

                                   

              Внутреннее сопротивление

                              Rвн  =  122,08 Ом

                    Сопротивление приемника:          

                              Rпр =  = 544,58 Ом

          Мощность, отдаваемая источником в цепь Рист :

                              

                              Рист = Е∙I = 9,6 Вт

                     

                    Мощность , расходуемая во внутреннем сопротивлении Rвн источника:

                               

                              ∆Р = Rвн .I2 = 1,76Вт

                      

                    Мощность , потребляемая  приемником(полезная мощность ) Рпр    

                              Рпр = UI = RпрI2  = 7,84 Вт

                    

                    Коэффициент  полезного действия η:

                              η = 0,8269

                    Относительная погрешность измерения тока γток :

                            

                      γток = 20,8 %                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             

  •  Промежуточный режим – U = 1,25 Uc

              Внутреннее сопротивление

                              Rвн  = 105,82 Ом

                    Сопротивление приемника:          

                              Rпр = 179,89 Ом

          Мощность , отдаваемая источником в цепь Рист :

                              

                              Рист = Е∙I = 22,4 Вт

                     

                

                 Мощность , расходуемая во внутреннем сопротивлении Rвн источника:

                               

                              ∆Р = RвнI2 =  8,30 Вт

                      

                 Мощность , потребляемая  приемником(полезная мощность ) Рпр    

                             

        Рпр = UI = RпрI2  = 14,10 Вт

                    

                  Коэффициент  полезного действия η:

 

                             η = 0,6296

                    

                   Относительная погрешность измерения тока γток :

                            

                                γток =  8,9%       

  •  Согласованный режим – Rпр= Rвн ,Ic =Iкз/2 , Uc = E/2 , Pпрмах

 

                   Внутреннее сопротивление

                            Rвн =101,68 Ом

                  Сопротивление приемника:

                            

                            Rпр = Rвн =  98,33 Ом

 

                  Мощность , отдаваемая источником в цепь Рист :

         

                            Рист =32 Вт

                  Мощность , расходуемая во внутреннем сопротивлении Rвн источника:

                               

                              ∆Р = RвнI2 =  16,27 Вт

       Мощность , потребляемая  приемником(полезная мощность ) Рпр

                           Рпрмах = Rпр . Ic2 =15,73 Вт

        Коэффициент  полезного действия η:

                             η = 0,4916

 

                  Относительная погрешность измерения тока γток :

                            

                      γток =  6,2%

  •  Промежуточный режим – U = Uc /2

            

           

             Внутреннее сопротивление

                              Rвн  = 99,87 Ом

                    Сопротивление приемника:          

                              Rпр = 33,47 Ом

          Мощность , отдаваемая источником в цепь Рист :

                              

                              Рист = Е∙I =48 Вт

                     

                    Мощность , расходуемая во внутреннем сопротивлении Rвн источника:

                               

                              ∆Р = RвнI2 = 35,95 Вт

                      

                    Мощность , потребляемая  приемником(полезная мощность ) Рпр    

                              

        Рпр = UI = RпрI2  = 12,05 Вт

                    

                    Коэффициент  полезного действия η:

 

                             η = 0,2510

                   Относительная погрешность измерения тока γток :

                            

                      γток = 4,1%

  •  Режим короткого замыкания –Rпр = 0 ; Iкз =E/Rвн ;Uкз = 0

              Внутреннее сопротивление

                              Rвн  = 98,90 Ом

                    Сопротивление приемника:          

                              Rпр = 1,10 Ом

          Мощность , отдаваемая источником в цепь Рист :

                              

                              Рист = Е∙I =64 Вт

                     

                    Мощность , расходуемая во внутреннем сопротивлении Rвн источника:

                               

                              ∆Р = RвнI2 = 63,30 Вт

                    

                    Мощность , потребляемая  приемником(полезная мощность ) Рпр    

                              

        Рпр = UI = RпрI2  = 0,70 Вт

                    

                     Коэффициент  полезного действия η:

 

                             η = 0,0110

                 

                        Относительная погрешность измерения тока γток :

                    

                           γток =  3,1%

  1.  Кривые


U

I1

1

1

2

2

Z

Vц

А


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53637. Charles Baudelaire “Linvitation au voyage” 47 KB
  Bonjour, mes amis! Enchantè de vous voir. Assejez-vous, s’il vous plaît! Comment ça va? Qui est absent aujourd'hui? Qui est de service? Quelle date sommes-nous aujourd'hui? Quelle jour est-ce? Quelle temps fait-il? Bien.
53638. БАСКЕТБОЛ 110.5 KB
  Упражнение на осанку с мячами ходьба на носках руки мячом вверху ходьба на пятках мяч за головой ходьба в полуприсяде мяч впереди на вытянутых руках 20 шаг. Следить за осанкой подбородок поднять руки выпрямить Контроль осанки соблюдать дистанцию 2 м. 5 Ходьба 12 руки с мячом вверх вдох 34 руки с мячом вниз выдох 56 раз Восстановление дыхания. ИП основная стойка ОС руки в замок перед грудью 1 выпрямить руки вперед кисти от себя 2 ИП 3 выпрямить руки вверх кисти вверх 4 ИП 2.
53639. Военно-промышленный комплекс (ВПК) 41 KB
  Сегодня мы будем изучать Военно-промышленный комплекс ВПК. Вспомним что такое аббревиатура сокращение слов для удобства Скажите какой комплекс мы сегодня изучаем Военно-промышленный комплекс Военно-промышленный комплекс ребята это система предприятий которые производят и испытывают военную технику оружие и боеприпасы.
53640. План-конспект урока «Настрою гусли на старинный лад…» 201.5 KB
  Оборудование: компьютер медиапроектор презентация Power Point Настою гусли на старинный лад На доске: тема урока Настрою гусли на старинный лад эпиграф: У Баяна вещего бывало Если петь он начинал о ком Мысль как серый волк в степи бежала Поднималась в облака орлом Слово о полку Игореве перевод Н. Выход гусляра Ответы учащихся: гусли. Учитель: К нам на урок пришёл настоящий гусляр Гусляр: Ой вы гусли то яровчатые Расскажите нашим детушкам Как во старинуто вы игралито Звуки издавали гусли звонкие Как народ вы...
53641. Понятие информации. Характеристика информации 39.5 KB
  Итак тема нашего сегодняшнего урока Информация Кто-нибудь из вас может попробовать сказать мне что такое информация Ученики: выводят определение информации. А теперь давайте запишем определение информации научным языком. А сейчас мы с вами рассмотрим свойства информации.
53642. Компьютерная графика, комбинированный урок 42 KB
  Здравствуйте Отмечаю отсутствующих. Контроль знаний 10 минут Учитель: Сейчас у вас будет проверочная работа в виде теста. Все поняли задание Дети: Да Показываю презентацию дети отвечают на вопросы на каждый вопрос 1 минута Учитель: Теперь сдаем листочки. Учитель: Теперь открываем на рабочем столе документ txt вы видите 2 стихотворения.
53643. У порога и начало первой русской революции 1905-1907 гг 38 KB
  Эти события получили название первая русская революция. Что такое революция В чем она проявляется Дети понимают что им нужно узнать что же такое революция. Учитель предлагает ребятам рассказать как они понимают слово революция для более глубокого осмысления понятия а затем записать грамотное определение понятию революция. Итак ребята что нового мы узнали сегодня на уроке 1Узнали что в 19051907 гг в России произошла революция 2Опираясь на ранее изученный материл вспомнили что такое революция 3Поняли причины произошедшей...
53644. Мы рисуем осень 127.5 KB
  Тема урока: Мы рисуем осень Цель урока: создать условия для сознательного выбора учащимися применения ими выразительных средств для передачи характерных признаков разных периодов осени. Я нарисовал осень и вот что у меня получилось показывает рисунок. А я с ним не согласен я всё знаю Осенью всегда грязно холодно тоскливо всегда идёт дождь никакого настроения нет Ведь правда Учитель: В осени три месяца. Неужели они все одинаковые Осень называют капризным временем года и не случайно.
53645. Декоративно-прикладное искусство в жизни человека 69.08 KB
  Тема урока. Триединая цель урока: воспитание уважения к русским традициям через знакомство с символикой древних славян в ДПИ и применение знаний в практической работе Древо жизни Задачи. Формировать умение работать с бумагой технике вытынанки Тип урока: комбинированный урок Формы организации работы: Общеклассная и индивидуальная.