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

20117. Методы размерного точностного синтеза. 104.5 KB
  Основная задача: выбор номинальных параметров измерительной цепи по критерию min теоретической погрешности. С точки зрения min погрешности существуют 3 категории ИУ: Устройство которые должны иметь min погрешность только при определенном значении входного сигнала. Для них min погрешность – это min наклон погрешности Все остальные ИУ у которых при любом значении входного сигнала одинакова неприятна теоретическая погрешность. Min погрешность для них – min модуля максимума погрешности.
20118. Погрешности показаний, обусловленные схемой измерительного устройства 34 KB
  устройства: Действительное показание устройства: Погрешность показаний измер. устройства: Функция в общем случае не линейна может быть сложной и только в частном случае линейной. устройства а второй член оставшийся в правой части.
20119. Средства измерения шероховатости поверхности 188.5 KB
  В настоящее время накоплен значительный теоретический и эксплуатационный материалы по связи шероховатости со следующими эксплуатационными показателями: 1 – износостойкость при всех видах трения; 2 – контактная жесткость; 3 – выносливость; 4 – прочность посадок с натягом; 5 – отражательная способность поверхности; 6 – прочность сцепления при склеивании; 7 – коррозионная стойкость; 8 – лакокрасочные покрытия; 9 – точность при измерении. После отражения от поверхности пучок проходит 2 и 10 и попадает на 6. Поэтому оператор через окуляр 7 видит:...
20120. Приборы для измерения резьбовых и зубчатых деталей 57.5 KB
  Рассмотрим наиболее распространённые методы и средства контроля основных параметров однозаходной цилиндрической резьбы. Изза сложности проверки внутренней резьбы в обычных производственных условиях производят её комплексный контроль. Погрешности среднего диаметра резьбы возникают изза действия тех же факторов что и при обработке гладких цилиндрических изделий. Влияние этих факторов в процессе резьбообразования может изменяться = изменяется величина погрешности по длине резьбы.
20121. Классификация средств измерений линейных и угловых величин 24.5 KB
  Средства измерения – техническое средство предназначенное для количественной оценеи измеряемых величин длина угол и имеюшее нормированные метрологические свойства. Измерительные приборы средства измерения предназначен ные для выработки сигнала измерительной информации в форме доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. По физическому принципу действия приборы для измерения длин и углов подразделяют на: Механические; Оптико механические; Оптические; Пневматическиеэлектрические; Электронные; Опто электронные. По назначению...
20122. Требования, предъявляемые к приборам для измерения длин и углов 25.5 KB
  К приборам для измерения длин и углов могут предъявляться следующие требования: Точности; Надежности; Экологичность; Техническая эстетика; Безопасности; Безопасность обслуживания – наличие устройств заземления блокировок аварийной сигнализации и т. ; Высокая точность измерения одно из основных требований предъявляемых к приборам для измерения длин и углов. Если раньше погрешность измерения в 15 2 считалась нормальной и достаточно удовлетворительной то в настоящее время нередко требуется иметь погрешность не более 02 05 .
20123. Визуальные и регистрирующие отсчетные устройства средств измерений 25.5 KB
  Мера есть средство измерений предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Измерительный преобразователь это средство измерений предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме удобной для передачи дальнейшего преобразования обработки и или хранения но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Отсчетное устройство средства измерений часть элементов средства измерений показывающая значение измеряемой величины или связанных с ней величин.
20124. Штриховые и концевые меры длин и углов 25.5 KB
  Меры являются необходимым средством измерений т. Меры как средства измерений могут изготавливаться различных классов точности которые регламентируются соответствующими ГОСТами и поверочными схемами. Меры подразделяют на однозначные и многозначные.
20125. Логометрическая схема соединения звеньев. Погрешность 115.5 KB
  Логометрическая схема делителя тока. Логометрическая схема делителя напряжения. Эта схема удобна для включения низкоомных резистивных преобразователей.