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

10 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

50081. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ В РАСЧЕТАХ ПО МЕТОДУ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ 51.5 KB
  Соответствующими стандартами установлены также другие нормативные характеристики материалов объемная масса модули упругости и сдвига коэффициенты трения сцепления характеристики ползучести усадки температурного расширения усушки набухания и другие. Возможные отклонения нормативных характеристик конструкционных материалов и грунтов в неблагоприятную сторону учитываются коэффициентами надежности по материалу и грунту . Эти коэффициенты учитывают ряд факторов не проявляющихся при стандартных испытаниях но встречающихся в практике...
50082. Визначення показника заломлення скляної плоскопаралельної пластинки інтерференційним методом 674 KB
  На оптичній лаві послідовно розташовані джерело світла лазер 1 типу ЛГ56 екран 2 в центрі якого розміщено мікрообєктив та плоскопаралельна скляна пластинка 3 товщиною d. Відбиваючись від її передньої та задньої граней промені світла накладаються і утворюють на екрані інтерференційну картину у вигляді концентричних кілець  так звані смуги однакового нахилу. В чому полягає суть методу визначення показника заломлення скляної пластинки в даній роботі Що називається явищем інтерференції світла Які хвилі називаються когерентними...
50083. Стройові вправи. Правила піднімання вантажу 61 KB
  Основи термiнологiï: положення лежачи рiвновага. Положення лежачи. Лежачи на спинi Положення при якому торкаються пiдлоги всi частини задньоï поверхнi тiла положення рук визначається вiдносно тулуба Лежачи на животi Положення при якому торкаються пiдлоги всi частини передньоï поверхнi тiла пiдборiддя теж торкається пiдлоги Лежачи на животi прогнувшись Положенняпри якому торкаються пiдлоги нижня частина грудноï клiтини живiт i таз; верхня частина тулуба i ноги знаходяться над...
50084. Ролевая теория личности. Ролевые конфликты 16.93 KB
  Ролевая концепция личности возникла в американской социальной психологии в 30-х гг. XX в. (Дж. Мид) и получила широкое распространение в различных социологических течениях, прежде всего, в структурно-функциональном анализе
50086. Создание комплексных текстово-графических материалов 78 KB
  Запустите Corel Drаw создайте новый файл. Сохраните файл под именем Верстка сверните файл но не программу. В программе Corel Drw создайте еще один файл постройте на листе по 15 горизонтальных и вертикальных направляющих Horizontl nd Verticl Guidelines: Horizontl Горизонтальные от 70 до 140 мм с шагом в 5 мм; Verticl Вертикальные от 30 до 100 мм также с шагом в 5 мм. Откройте файл Верстка импортируйте в него сохраненный кроссворд придайте ему такие же размеры и положение как на ксерокопии.
50087. Определение показателя адиабаты при адиабатическом расширении газа 309.5 KB
  Плеханова технический университет Кафедра Общей и технической физики лаборатория виртуальных экспериментов Определение показателя адиабаты при адиабатическом расширении газа Методические указания к лабораторной работе № 8 для студентов всех специальностей САНКТПЕТЕРБУРГ 2010 УДК 531 534 075. Цель работы: изучить законы идеального газа и основные положения классической теории теплоёмкости; определить коэффициент Пуассона отношение теплоёмкости при постоянном давлении Ср к теплоемкости при постоянном объеме CV методом...
50089. ИЗУЧЕНИЕ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА ПРИЗМОЙ. ИЗУЧЕНИЕ ДИСПЕРСИИ СВЕТА 151 KB
  ИЗУЧЕНИЕ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА ПРИЗМОЙ Изучение дисперсии света. Абсолютным показателем преломления некоторого вещества в электромагнитной теории называется число показывающее во сколько раз скорость волны в вакууме больше скорости волны в веществе: n = c v. Абсолютный показатель преломления связан с диэлектрической и магнитной проницаемостями среды следующим образом: n =. Дисперсией электромагнитного излучения называют явление обусловленное зависимостью показателя преломления вещества от длины волны частоты n = fλ0 где λ0 длина...