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

23011. Основні проблеми загального мовознавства 30.5 KB
  Основні проблеми загального мовова Мовознавство або лінгвістика наука про природну людську мову загалом і про всі мови світу як її індивідуальних представників. Загальне мовознавство вивчає загальні особливості мови як людського засобу спілкування а також структуру й закономірності функціонування всіх мов світу. До них належать суть мови її природа походження закони розвитку зв’язок із мисленням культурою. Цей курс охоплює такі основні проблеми: природу і сутність мови в науці немає єдиного розуміння цієї проблеми різні напрями...
23012. Методи дослідження в мовознавстві 35 KB
  Методи дослідження в мовові Термін метод від гр. дослідження вчення шлях пізнання неоднозначний: він уживається в загальнонауковому філософському значенні у спеціальнонауковому що стосується певної галузі науки: в значенні прийом спосіб дії яке звичайно позначається словом методика. їх часто називають методами. наведення метод дослідження згідно з яким на підставі знання про окреме роблять висновок про загальне.
23013. Синхронічний та діахронічний аспекти вивчення мовних одиниць 33 KB
  syn разом і chronos час тобто одночасність 1 стан мови в певний момент її розвитку в певну епоху; 2 вивчення мови в цьому стані в абстракції від часового чинника. dia через і chronos час тобто різночасність 1 історичний розвиток мови; 2 дослідження мови в часі в її історичному розвитку. Поступові кількісні зміни у мові протягом століть зумовили Якісні зміни причому такі що сучасному мовцеві важко зрозуміти давні тексти. Відповідно в мовознавстві розрізняють стан мови та розвиток мови.
23014. Проблема походження мови, основні теорії походження мови 43.5 KB
  Проблема походження мови основні теорії походження мови. Проблема походження мови є дуже складною. проблему походження мови порушувалася в межах філософських дискусій про сутність мови. Представники школи Платона вважали що назви предметам даються не довільно а відповідно до їх Природи що свідчить про природний характер мови і відповідно закономірну біологічну зумовленість її виникнення.
23015. Синтагматичний та парадигматичний аспекти дослідження мовних одиниць 28 KB
  Синтагматичний та парадигматичний аспекти дослідження мовних одиниць. Синтагматика – один із двох системних аспектів у вивченні мови який розглядає відношення між послідовно розташованими одиницями за їхнього безпосереднього поєднання в реальному потоці мовлення або в тексті тобто сполучуваність мовних одиниць. Парадигматична методика охоплює опозиційний прийом на основі зіставлення і протиставлення мовних одиниць встановлюються їх диференційні ознаки а на основі спільності й відмінності одиниці об'єднуються в різні парадигматичні...
23016. Фактори розвитку мов. Поняття національна мова, літературна мова 29 KB
  Поняття національна мова літературна мова. Літературна мова – унормована мова суспільного спілкування загальноприйнята в писемній та усній практиці. Літературна мова одна із форм національної мови що існує поряд з іншими її формами – діалекти просторіччя мова фольклору.мови нормованість кодифікованість полі функціональність загально значущість наявність не тільки писемного а й усного різновиду.
23017. Семіотика як наука про знакові системи 35 KB
  Вивчення мови на рівних правах і тотожними методами мислиться в складі семіології єдиної науки про знаки. За першою класифікацією всі знаки поділяють на знакиіндекси знакикопії знакисигнали і знакисимволи. Знакиіндекси знакиприкмети і знакисимптоми знаки пов'язані з позначуваними предметами як дії зі своїми причинами. Знакикопії відтворення репродукції подібні на позначувані предмети.
23018. Мова як особлива знакова система 34 KB
  Мова як особлива знакова система. Знак матеріальний чуттєво сприйманий предмет який є представником іншого предмета і використовується для отримання зберігання і передачі інформації У світі існують різноманітні системи знаків які служать для передачі інформації. Серед них наприклад дорожні знаки морська сигналізація прапорцями та інші знаки. Основними ознаками знака є матеріальність його можна бачити чути тобто сприймати органами чуттів використання його для позначення чогось що перебуває поза ним інформативність.
23019. Основні властивості знаків, мовних знаків 34.5 KB
  Основні властивості знаків мовних знаків. Про довільність мовних знаків свідчить той факт що одні й ті ж поняття в різних мовах передаються різними словами укр. До вмотивованих мовних знаків передусім належать звуконаслідувальні слова типу бух ляп хлоп хіхікати. Саме завдяки цьому асиметричному дуалізмові структури знаків лінгвальна система може еволюціонувати.