Теор. основы Электротех - Камышинский технологический

А. Г. Сошинов
АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)
ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Теоретические основы
электротехники
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)
ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
А. Г. Сошинов
Теоретические основы
электротехники
Лабораторный практикум
Волгоград
2007
1
УДК 621.3 (076.5)
С 69
Рецензенты: кафедра электротехники и электроники Саратовского
государственного технического университета (зав. кафедрой д. т. н., профессор Б. К. Сивяков); зав. кафедрой электротехники Кубанского государственного технологического университета, д. т. н., профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Б. Х. Гайтов.
Сошинов, А. Г. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ: лабораторный практикум / А. Г. Сошинов; ВолгГТУ, Волгоград, 2007. – 96 с.
ISBN 978-5-9948-0026-3
Содержит описание восьми лабораторных работ по теории цепей постоянного и переменного токов, изучаемых в первой и второй частях
курса ТОЭ. В каждой работе даны краткие теоретические справки и вопросы для самопроверки, обеспечивающие возможность самостоятельной работы студентов в лаборатории.
Предназначается студентам, обучающимся по направлению «Электроэнергетика».
Ил. 38.
Табл. 11.
Библиогр.: 2 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Волгоградского государственного технического университета
© Волгоградский
государственный
технический
университет, 2007
ISBN 978-5-9948-0026-3
2
Введение
Лабораторный практикум охватывает следующие разделы курса
электротехники: «Физические основы электротехники», «Постоянный
ток» (работы № 1–3) и «Теория переменного тока» (работы № 4–8).
Выполнение лабораторных работ имеет целью содействовать глубокому изучению содержания курса, привитию студентам практических
навыков по сборке электрических схем, использованию электроизмерительных приборов для измерения электрических величин и проведению
несложных опытов по проверке теоретических положений курса.
В пособии приводятся описания, программы лабораторных работ и
даются краткие теоретические сведения, способствующие качественному
выполнению этих работ. Кроме того, в первой части изложены методические указания по подготовке к работам, порядок их выполнения и
оформления отчетов, а также основные правила техники безопасности
при выполнении лабораторных работ.
Дается ряд приложений, необходимых для качественного оформления отчетов по выполненным работам.
3
ПОДГОТОВКА К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
И ПОРЯДОК ИХ ВЫПОЛНЕНИЯ
Для качественного выполнения лабораторных работ каждый студент
должен заранее подготовиться к очередной работе. Подготовка складывается из изучения цели, задач и содержания лабораторной работы, повторения теоретического материала, относящегося к работе, и ознакомления с рабочим местом накануне выполнения работы. Результаты подготовки отражаются студентами в рабочих тетрадях, куда записываются
перечень необходимых измерительных приборов и аппаратура, план выполнения лабораторной работы, расчетные формулы и зарисовываются
электрические схемы, таблицы для записи опытных и расчетных данных.
Все записи в рабочих тетрадях как при подготовке к работе, так и в процессе выполнения ее должны вестись аккуратно.
В начале занятия преподаватель путем опроса и ознакомления с записями в рабочих тетрадях проверяет подготовленность каждого студента. Неподготовленные студенты к выполнению лабораторной работы не
допускаются.
Весь комплекс лабораторных работ выполняется в лаборатории теоретических основ электротехники и электрических измерений на специально оборудованных рабочих местах. Рабочее место представляет собой
лабораторный стол со спинкой, укомплектованный всем необходимым
оборудованием для выполнения соответствующих лабораторных работ.
На спинке стола расположены щиток с клеммами источников питания,
сигнальными лампами для указания наличия напряжения на клеммах источников питания и аппаратами защиты.
Питание электрических схем может быть осуществлено от двух различных источников питания:
– от источника трехфазного переменного тока с частотой f = 50 Гц и
напряжением 220/127 В;
– от источника постоянного тока напряжением 24 В.
Часть оборудования рабочего места располагается на лабораторном
столе (дополнительные приборы, ламповые и ползунковые реостаты, измерительные трансформаторы тока и напряжения, аккумуляторы, автотрансформаторы, катушки индуктивности, конденсаторы и т. п.)
Перечень оборудования и измерительных приборов, необходимых
для выполнения каждой работы, находится в лаборатории.
При выполнении лабораторных работ необходимо правильно подбирать и включать электроизмерительные приборы, для этого надо знать
условные обозначения на шкалах приборов (см. прилож. 6). Приборы,
предназначенные для измерения электрических величин постоянного тока, на шкале имеют знак “−”. Приборы, которые можно использовать как
в цепях постоянного, так и переменного тока, имеют на шкале знак ” ”.
4
В зависимости от рода измеряемой величины на шкале приборов
нанесены условные обозначения, например:
A – амперметр, предназначен для измерения тока. В цепь включается
последовательно;
V – вольтметр, предназначен для измерения напряжения и ЭДС В
цепь включается параллельно.
W – ваттметр, предназначен для измерения мощности. Токовая катушка ваттметра включается в цепь последовательно с нагрузкой, а катушка напряжения – параллельно с нагрузкой. Между клеммами, обозначенными звездочками, делается перемычка (рис. 1.)
*
RW

*
U
I
Rнаг
Рис. 1. Схема включения ваттметра в цепь постоянного тока
Если прибор проградуирован в дольных или кратных единицах, то к
условному обозначению прибора добавлено еще сокращенное обозначение дольной или кратной приставки:
μ – микро, m – милли, к – кило.
По принципу действия приборы делятся на несколько систем:
• магнитоэлектрической, принцип действия которых основан на взаимодействии магнита и контура с током; условное обозначение на шкалах
приборов
;
• электромагнитные, принцип действия которых основан на взаимодействии постоянного магнита и контура с током; условное обозначение на шкалах
приборов
;
• электродинамические, основанные на взаимодействии магнитных
полей двух катушек с токами; условное обозначение на шкалах приборов
и т. д.
По степени точности измерительные приборы делятся на 8 классов:
5
0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.
Эти цифры указываются на шкалах приборов и означают наибольшую допустимую погрешность в процентах от максимального значения
шкалы приборов.
Каждый прибор рассчитан на один или несколько пределов измерений. В последнем случае прибор называется многопредельным. Переход
от одного предела к другому производится при помощи переключателя.
Для многопредельных приборов измеренную электрическую величину
находят путем умножения цены одного деления на количество делений,
отсчитанных по шкале прибора.
Чтобы узнать цену деления прибора, необходимо номинальное значение величины, измеряемое на данном пределе, разделить на количество
делений шкалы. Например, для многопредельного амперметра с номинальным значением одного из пределов Iном = 1 А и с количеством делений шкалы nШ = 100, цена одного деления
CI 
I HOM
1

 0,01 А/дел.
nШ
100
Для ваттметра с номинальным значением тока I HOM  5 A , номинальным значением напряжения U HOM  150 B и количеством делений
шкалы nШ  150 цена одного деления
CP 
I HOMU HOM 5 150

 5 Вт/дел.
nШ
150
Определив цену деления, можно найти измеряемую величину.
Например, если в первом случае стрелка амперметра отклонилась
на 25 делений, то амперметр измеряет ток, равный
I  C I  n  0,01  25  0,25 А.
Во втором случае, если стрелка ваттметра отклонилась на 100 делений, то измеряемая мощность равна
P  CP  n  5 100  500 Вт.
Перед началом выполнения лабораторных работ все студенты должны
пройти инструктаж по технике безопасности и расписаться в журнале инструктажа.
Выполнение лабораторной работы начинается с подбора аппаратуры и
приборов, используемых в работе, ознакомления с ними и схемами их
включения, определения цены делений измерительных приборов и записи
в рабочую тетрадь основных технических данных приборов (название, тип
или система, пределы измерения, класс точности, заводской номер), машин
и аппаратов (название, тип, номинальные данные, заводской номер).
6
После этого приблизительно оцениваются возможные наибольшие и
наименьшие значения токов и напряжений на всех участках электрической цепи. Они не должны превышать номинальные значения тока и
напряжения используемых приборов и аппаратуры. В противном случае
приборы и аппаратура будут повреждены. Затем элементы схемы (измерительные приборы, аппаратуру) располагают на рабочем месте, выясняют зажимы, соответствующие тем или иным точкам электрической
схемы, подбирают соединительные проводники соответствующей длины
и сечения и выполняют сборку схемы.
Сборка схемы должна производиться так, чтобы соединительные
проводники имели минимальное количество пересечений друг с другом и
свободно лежали на рабочем месте (натяжение соединительных проводников недопустимо). При правильном расположении элементов схемы и
соединительных проводников схема соединения получается наиболее
простой и наглядной, удобной для регулирования и снятия показаний
приборов. При сборке схемы необходимо следить, чтобы все клеммы
(зажимы) были хорошо затянуты и обеспечивали надежный электрический контакт.
Для исключения возможных ошибок при сборке схемы сначала собирают последовательную цепь, начиная от одного зажима источника
питания и заканчивая на другом, а затем собирают параллельные участки
цепи. После окончания сборки схемы ее необходимо снова проверить,
при этом сначала проверяются последовательные цепи, а затем параллельные. В заключение проверки необходимо убедиться, что многопредельные приборы включены на максимальные пределы измерения;
стрелки приборов стоят на нулевых значения шкалы; все клеммы хорошо
затянуты; движки регулировочных реостатов поставлены в положение,
при котором сопротивление цепи наибольшее; движок потенциометра
или лабораторного автотрансформатора находится в положении, при котором напряжение на зажимах цепи наименьшее.
Сборку электрической цепи производит один из студентов группы.
Другие студенты проверяют собранную цепь. Последующие электрические цепи поочередно собирают все студенты группы.
Готовая схема представляется для проверки преподавателю или лаборанту.
Включение схемы под напряжение без разрешения преподавателя
или лаборанта запрещается.
Первое включение схемы осуществляется обязательно в присутствии
преподавателя или лаборанта. При включении схемы необходимо следить
за стрелками измерительных приборов. Если стрелки приборов устанавливаются за верхним пределом шкалы (зашкаливают), то схему необходимо
немедленно отключить от источника питания и выяснить причину.
7
После выключения схемы рекомендуется проделать весь опыт, не записывая показаний измерительных приборов, а обращая внимание лишь на
характер протекания исследуемых процессов и пределы изменения измеряемых величин. Убедившись в нормальном протекании опыта, приступают к его повторному проведению, производя при этом наблюдения и записи в рабочей тетради. Недопустимо записывать результаты наблюдений
“по памяти” через некоторое время или после окончания опыта.
После выполнения необходимых измерений сопротивления реостатов, включенных в схему, устанавливаются наибольшими, а при питании
схемы от потенциометра или лабораторного автотрансформатора напряжение на их выходе уменьшается до наименьшего, после чего цепь отключается от источника питания, но не разбирается.
Закончив очередной опыт, студенты анализируют полученные данные и предъявляют их преподавателю, который при удовлетворительном
результате дает разрешение на разборку схемы.
После завершения лабораторных работ студенты обязаны привести в
порядок свои рабочие места, аккуратно сложив оборудование и соединительные провода.
По результатам выполненной лабораторной работы каждый студент
должен САМОСТОЯТЕЛЬНО составить отчет. Отчет предоставляется
преподавателю на следующем занятии в лаборатории. Небрежно оформленные отчеты не принимаются.
Студент, отсутствовавший на лабораторной работе по болезни или
другим причинам или не допущенный к ней из-за неподготовленности,
обязан ее выполнить во внеучебное время, предварительно договорившись с лаборантом.
После окончания лабораторных работ во внеучебное время каждым
студентом производится сдача зачета по выполненным работам. Форма зачета и порядок его проведения объявляются преподавателем.
Студент получает зачет по выполненной лабораторной работе, если
он представил аккуратно и без ошибок оформленный отчет, может теоретически обосновать данные опыта, знает основные теоретические положения, относящиеся к данной работе, основные законы и физические
процессы в исследуемой цепи, а также измерительные приборы и аппаратуру, использованную в работе.
Зачет принимается в течение 10 суток со дня выполнения последней
работы. Студенты, проявившие старание при выполнении работ, показавшие при этом твердые теоретические знания и практические навыки, аккуратно, без ошибок оформившие отчет, от зачета могут освобождаться.
Оформление отчета
Отчет составляется на специальном бланке (прилож. 1). Он должен
содержать наименование работы, ее цель, перечень использованных изме8
рительных приборов и аппаратуры с указанием их технических данных,
схемы опытов, расчеты или основные расчетные формулы, таблицы с результатами измерений и расчетов, графики, векторные диаграммы и краткие выводы. В выводах дается оценка полученных результатов и их соответствие теоретическим положениям. Отчет подписывается студентом.
Условные обозначения в схемах должны соответствовать требованиям
ГОСТа 23217-78 «Обозначения условные графические в электрических
схемах» (прилож. 6).
Около каждого элемента схемы указывается его позиционное обозначение в соответствии с ГОСТ 2.710-81 «Обозначения буквенноцифровые в электрических схемах» (прилож. 5).
Все схемы, графики, рисунки и некоторые диаграммы обозначаются
«Рис.», нумеруются и подписываются. Номер рисунка помещается снизу
иллюстрации, левее его наименования. Все таблицы нумеруются. Номер
таблицы помещается над правым верхним углом таблицы (например, Таблица 2). Иллюстрации и таблицы нумеруются арабскими цифрами. Заголовки граф таблиц начинаются с прописных букв, а подзаголовки со
строчных, если они составляют одно предложение с заголовком. Размерность величин, включенных в таблицу, приводится в заголовке каждой
графы.
Сокращенные обозначения единиц измерения электрических величин
должны применяться в соответствии с Международной системой единиц
(СИ). Например: А, В, Ом, Вт, Гц, вар, ВА и т. п. (прилож. 2).
Электрические величины должны обозначаться в соответствии с
ГОСТ1494-77 «Электротехника. Буквенные обозначения основных величин» (прилож. 4).
Графики строятся в прямоугольной системе координат с нанесением
делений, обозначением и указанием размерности величин, отложенных
по осям. Размеры графиков обычно выбираются от 10×10 см до 15×15 см.
Масштаб построения выбирается так, чтобы число единиц измерения в
единице длины, отложенной по оси, выражалось целыми числами. При
построении нескольких графиков зависимости от одной и той же переменной величины они строятся в одной системе координат (рис. 2). Для
большей наглядности графики рекомендуется выполнять разным цветом.
Как правило, отсчет величин по осям координат должен начинаться
от нуля и только в виде исключения, при большом отрыве исследуемых
кривых от начала координат, разрешается начинать построение графиков
не от нуля.
При вычерчивании кривых следует иметь в виду, что все измерительные приборы и методы измерений имеют погрешности, вследствие
чего на графике неизбежен разброс точек. Поэтому кривую необходимо
9
строить по средним значениям. Точки с большим отклонением от средних значений в расчет не принимаются.
Z
OM 
I
A
Z  f Х L 
6
4
I  F Х L 
2
0
2
4
6
8
Х L OM 
Рис. 2. Пример построения графиков
Пример оформления отчета представлен в прилож. 1. В прилож. 3
приводятся греческий и латинский алфавиты.
Правила внутреннего распорядка и техники безопасности при
выполнении лабораторных работ
При работе в лаборатории во избежание несчастных случаев, а также
преждевременного выхода из строя приборов и электрооборудования
студент должен строго выполнять следующие правила внутреннего распорядка и техники безопасности:
1. Приступая в лаборатории к работе, студент должен ознакомиться
с правилами внутреннего распорядка и техники безопасности.
2. Студенты обязаны не только строго выполнять эти правила, но и
требовать неуклонного выполнения их от своих товарищей.
3. После ознакомления с правилами внутреннего распорядка и инструктажа по технике безопасности студент должен расписаться в соответствующем журнале.
4. Категорически запрещается приносить с собой вещи и предметы,
загромождающие рабочие места, способствующие созданию условий,
могущих привести к нарушению правил техники безопасности.
5. В лаборатории запрещается громко разговаривать, покидать рабочие места и переходить от одного стенда к другому.
6. Приступая к работе в лаборатории, студенческая группа делится
на бригады, которые затем распределяются по лабораторным стендам.
7. Лабораторная работа, пропущенная студентом, выполняется по
разрешению деканата и особому расписанию.
8. Сборку электрической цепи производят соединительными прово10
дами при выключенном напряжении питания в строгом соответствии со
схемой, представленной в лабораторном практикуме, обеспечивая при
этом надежность электрических контактов всех разъемных соединений.
9. Приступая к сборке электрической цепи, необходимо убедиться в
том, что к стенду не подано напряжение.
10. При сборке электрической цепи необходимо следить за тем, чтобы соединительные провода не перегибались и не скручивались петлями.
Приборы и электрооборудование расставляются так, чтобы было удобно
ими пользоваться.
11. Собранная электрическая цепь предъявляется для проверки преподавателю или лаборанту.
12. Включение электрической цепи под напряжение (после проверки) производится только с разрешения и в присутствии преподавателя
или лаборанта.
13. При обнаружении неисправностей в электрической цепи необходимо немедленно отключить ее от питающей сети и доложить об этом
преподавателю или лаборанту.
14. Переключения и исправления в собранной электрической цепи
разрешается производить только при отключенном напряжении питания.
15. Запрещается прикасаться пальцами, карандашами и другими
предметами к оголенным токоведущим частям электрической цепи,
находящимся под напряжением.
16. При работе с конденсаторами следует помнить, что на их зажимах, отключенных от сети, некоторое время сохраняется электрический
заряд, могущий быть причиной поражения электрическим током.
17. При обнаружении повреждений электрического оборудования и
приборов стенда, а также при появлении дыма, специфического запаха
или искрения необходимо немедленно выключить напряжение питания
стенда и известить об этом преподавателя или лаборанта.
18. После выполнения лабораторной работы необходимо выключить
напряжение питания стенда, разобрать исследуемую электрическую цепь
и привести в порядок рабочее место.
19. В случае поражения человека электрическим током необходимо
немедленно обесточить стенд, выключив напряжение питания. При потере сознания и остановке дыхания необходимо немедленно освободить
пострадавшего от стесняющей его одежды и делать искусственное дыхание до прибытия врача.
11
Часть I. ПОСТОЯННЫЙ ТОК
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИЗМЕРЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛОВ ТОЧЕК
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
1. Цель работы
Научиться измерять потенциалы точек электрической цепи и строить
потенциальные диаграммы.
Экспериментально проверить справедливость второго закона Кирхгофа.
2. Теоретические сведения и методические указания
Для расчета тока в замкнутом контуре с несколькими источниками
ЭДС применяется второй закон Кирхгофа, который гласит, что алгебраическая сумма ЭДС, входящих в контур, равна алгебраической сумме падений напряжения на сопротивлениях этого контура:
∑ ± Еk = ∑ ± Ik Rk = 0.
Как известно, ЭДС внутри источника направлена от отрицательного зажима к положительному. ЭДС и токи, совпадающие с произвольно выбранным направлением обхода контура, считаются положительными, а ЭДС и
токи, направленные в противоположном направлении – отрицательными.
Уравнение второго закона Кирхгофа можно представить в таком виде:
∑Е − ∑IR = 0,
из чего следует, что алгебраическая сумма изменений потенциала
при полном обходе контура равна нулю.
Наглядной иллюстрацией второго закона Кирхгофа является потенциальная диаграмма, которая дает возможность определить падение
напряжения на отдельных участках электрической цепи.
Для построения потенциальной диаграммы замкнутого контура
АВСDEA (рис. 3) необходимо определить потенциалы отдельных точек
контура.
12
Рис. 3. Схема замкнутого контура с двумя источниками ЭДС
Будем считать, что известны величины сопротивлений, величины и
направления ЭДС E1 и E2.
Точка А контура соединена с землей («заземлена») и, следовательно,
потенциал ее равен нулю (φA = 0).
Произвольно выбираем направления тока I в контуре и направление
обхода контура (по часовой стрелке). Начнем обход контура от точки A
по выбранному направлению. При этом мы проходим через сопротивление R1 по направлению тока. Так как ток направлен от точки с высшим
потенциалом к точке с низшим потенциалом, то потенциал точки B ниже
потенциала точки A на величину падения напряжения IR1.
Разность потенциалов φA – φB есть падение напряжения между точками A и B, т. е.
φA – φB = IR1.
Так как φA = 0, то потенциал точки B по отношению к земле
φB = – IR1.
При переходе от точки B к точке C мы проходим через источник с
ЭДС E1 от отрицательного полюса к положительному. В результате действия сторонних сил источника должно произойти повышение потенциала точки C на величину E1. Так как источник ЭДС обладает внутренним
сопротивлением r01, то в нем происходит падение напряжения I∙r01, что
вызывает некоторое уменьшение потенциала точки C. Следовательно,
потенциал точки C по отношению к земле равен:
φC = φB + E1 – I r01 = – IR1+ E1 – I r01.
При переходе от точки C к точке D мы проходим через сопротивление R2 по направлению тока, поэтому потенциал точки D ниже потенциала точки C на величину падения напряжения IR2.
Потенциал точки D по отношению к земле равен:
φD = φC – IR2 = – IR1 + E1 – I r01 – IR2.
При переходе к точке E мы проходим через источник с ЭДС E2 от
положительного полюса к отрицательному. Следовательно, должно про13
изойти уменьшение потенциала на величину ЭДС E2. Наличие сопротивления r02 у источника ЭДС вызывает в нем падение напряжения Ir02. Следовательно, потенциал точки E по отношению к земле равен:
φE = φD – E2 – Ir02 = – IR1 + E1 – Ir01 – IR2 – E2 – Ir02.
От точки E через сопротивление R3 мы приходим к точке А по
направлению тока. Потенциал точки А ниже потенциала точки E на величину падения напряжения IR3, поэтому:
φA = φE – IR3 = – IR1 + E1 + Ir01 – IR2 – E2 – Ir02 –IR3.
Так как потенциал точки А равен нулю (UA = 0), то
– IR1 + E1 + Ir01 – IR2 – E2 – Ir02 –IR3 = 0,
т. е. мы получили уравнение второго закона Кирхгофа для контура
ABCDEA.
Это уравнение можно переписать так:
E1 – E2 = IR1 + IR2 + IR3 + Ir01 + Ir02 =I(R1 + R2 + R3 + r01 + r02).
Откуда ток в контуре:
E1  E2
I
.
R1  R2  R3  r01  r02
Зная потенциалы точек цепи и сопротивления участков, можно построить потенциальную диаграмму.
При построении потенциальной диаграммы по оси абсцисс откладывают сопротивления между точками цепи, а по оси ординат – потенциалы
этих точек. Потенциальная диаграмма для рассмотренной электрической
цепи показана на рис. 4.
14
Рис. 4. Потенциальная диаграмма рассматриваемой электрической цепи
Потенциальная диаграмма может быть построена не только аналитическим путем, но и по опытным данным. Для этого потенциалы точек
электрической цепи измеряют вольтметром.
Вольтметр должен быть обязательно магнитоэлектрической системы, так как он дает возможность определить знак потенциала, и желательно с двухсторонней шкалой.
При измерении потенциалов отрицательный зажим вольтметра соединяют с точкой А, соединенной с землей, а положительный зажим поочередно подключают к отдельным точкам контура. Если стрелка вольтметра отклонится вправо, то измеряемый потенциал исследуемой точки
считается положительным, если влево – отрицательным.
3. Рабочее задание
1. Ознакомиться с источниками ЭДС, реостатами и приборами, необходимыми для выполнения работы, записать их технические данные.
2. Измерить вольтметром ЭДС каждого источника питания.
3. С помощью моста или омметра установить сопротивления реостатов соответственно R1 = 8 Ом, R2 = 10 Ом, R3 = 12 Ом.
4. Собрать схему № 1 (рис. 5) и предъявить ее для проверки преподавателю.
15
Рис. 5. Схема № 1 для измерения потенциалов точек электрической цепи
5. Включить рубильник SA. Измерить потенциалы точек ABCDE, ток
I в контуре и напряжение между точками C и D. Результаты измерений
записать в таблицу № 1.
6. Собрать схему № 2 (рис. 6). После проверки ее преподавателем
включить рубильник SA. Измерить потенциалы точек ABCDE, ток в контуре и напряжение между точками C и D. Результаты измерений записать
в табл. № 1.
Рис. 6. Схема № 2 для измерений потенциалов точек электрической цепи
7. Собрать схему № 3 (рис. 7). Включить рубильник SA. Измерить
потенциалы точек ABCDE, ток в контуре и напряжение между точками C
и D. Результаты измерений записать в табл. № 1.
16
Рис. 7. Схема № 3 для измерения потенциалов точек электрической цепи
8. Зная значения ЭДС источников питания и сопротивления реостатов, пренебрегая внутренним сопротивлением источников, вычислить для
каждой схемы потенциалы точек ABCDE, ток в контуре и напряжение
между точками C и D. Результаты расчетов записать в таблицу 1.
Таблица 1
№
схемы
1
2
3
UA
B
UB
B
Опытные данные
UC
UD
UE I
B
B
B
А
UCD
B
UA
B
UB
B
Расчетные данные
UC
UD
UE I
B
B
B
А
UCD
B
9. По опытным и расчетным данным построить потенциальные диаграммы и сравнить их.
4. Содержание отчета
1. Технические данные оборудования и электроизмерительных приборов, используемых в работе.
2. Схемы исследований (3 схемы).
3. Расчет потенциалов точек электрической цепи, тока, протекающего в ней, и напряжения между точками С и D для трех схем.
4. Таблица с опытными и расчетными данными.
5. Потенциальные диаграммы, построенные в масштабе по опытным
и расчетным данным (6 диаграмм).
6. Выводы по работе.
5. Вопросы для самопроверки
1. Какое правило знаков соблюдается при написании уравнений по
второму закону Кирхгофа?
2. Какие соединения источников электрической энергии называются
согласным и встречным?
3. Что такое потенциал точки электрической цепи?
17
4. Что такое потенциальная диаграмма электрической цепи?
5. Какое соотношение между ЭДС и напряжением на зажимах источника электрической энергии?
6. Как записывается закон Ома для пассивного участка цепи?
7. Как записывается закон Ома для замкнутой цепи?
8. Как практически измерить ЭДС источника, напряжение на его зажимах, потенциалы точек электрической цепи?
Список рекомендуемой литературы
1. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник / Л. А. Бессонов. – 10-е изд. – М.: Гардарики, 2002. – С. 28–39.
2. Теоретические основы электротехники: в 3-х т. Учебник для вузов. Т. 1. – 4-е изд. /
К. С. Демирчян [и др.]. – СПб.: Питер, 2004. – С. 129–174.
18
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ, ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ И СМЕШАННОЕ
СОЕДИНЕНИЕ ПРИЕМНИКОВ
1. Цель работы
Экспериментальным путем проверить основные соотношения электрических величин для цепей постоянного тока с последовательным, параллельным и смешанным соединением приемников электрической энергии.
2. Теоретические сведения и методические указания
Существуют следующие соединения приемников: последовательное,
параллельное и смешанное.
Последовательным соединением приемников называется такое,
при котором начало последующего приемника соединяется с концом
предыдущего (рис. 8, а). Часто такая цепь (или участок цепи) называется
неразветвленной.
Отличительной особенностью последовательного соединения является то, что во всех приемниках протекает одинаковый ток. При этом соединении напряжение U, приложенное к цепи, равно сумме падений
напряжений на отдельных приемниках:
U = U1 + U2 + U3 = IR1 + IR2 + IR3 = I (R1 + R2 + R3) = IRЭ,
где RЭ = R1 + R2 + R3 – эквивалентное сопротивление всей последовательной цепи, равное сумме сопротивлений отдельных приемников.
Поделив почленно падения напряжений на приемниках, получим:
U1 : U2 : U3 = IR1 : IR2 : IR3 = R1 : R2 : R3,
т. е. при последовательном соединении мощность, потребляемая последовательной цепью:
P  P1  P2  P3  I 2 R1  I 2 R2  I 2 R3  U 1 I  U 2 I  U 3 I  UI .
Поделив почленно мощности отдельных приемников, получим:
P1 : P2 : P3  R1 : R2 : R3 ,
т. е. развиваемая в отдельных приемниках мощность пропорциональна их
сопротивлениям.
При регулировании величины сопротивления одного из приемников
в цепи происходит изменение тока и, соответственно, перераспределение
падений напряжений между приемниками или, как говорят, изменяется
режим работы всех приемников. Это является существенным недостатком последовательного соединения.
Параллельным соединением приемников называется такое, при
котором начала всех приемников соединены в один узел, а концы – в
другой (рис. 8, б). При таком соединении цепь получается разветвленной,
а сами приемники являются ее ветвями.
19
I
+
R1
+
U1
U2
U
A
I2
I1
R2
-
U3
I3
R2
R1
R3
-
I
R3
B
а)
б)
I
R1
A
+
U
-
I2
R2 U23 I3
R3
B
в)
Рис. 8. Схемы соединения приемников:
а) последовательное соединение; б) параллельное соединение; в) смешанное соединение
Отличительной особенностью параллельного соединения является
то, что все приемники находятся под одним и тем же напряжением. Токи
в них равны:
U
U
U
 UG1, I 2 
 UG2 , I 3 
 UG3 ,
R1
R2
R3
где G  1 , G  1 , G  1 – проводимости отдельных приемников.
1
2
3
R1
R2
R3
I1 
Поделив почленно токи в приемниках, получим:
1 1 1
I1 : I 2 : I 3  : :
 G1 : G2 : G3 ,
R1 R2 R3
т. е. при параллельном соединении токи в приемниках обратно пропорциональны их сопротивлениям или прямо пропорциональны их проводимостям.
Согласно первому закону Кирхгофа, ток в неразветвленной части
цепи равен:
I  I1  I 2  I 3 
 1
U U U
1
1 
1
  U


 U  

,
R1 R2 R3
R
R
R
R
2
3 
Э
 1
20
1
1
1 – величина, обратная эквивалентному сопротивгде 1



RЭ R1 R2 R3
лению параллельной цепи.
Переходя к проводимости, получим
I  U G1  G2  G3   UGЭ ,
где GЭ  G1  G2  G3 – эквивалентная проводимость параллельной цепи,
равная сумме проводимостей отдельных приемников.
Эквивалентное сопротивление параллельной цепи:
1 .
RЭ 
GЭ
Мощность, потребляемая параллельной цепью:
P  P1  P2  P3  U 2G1  U 2G2  U 2G3  UI1  UI2  UI3  UI .
Поделив почленно мощности отдельных приемников, получим:
P1 : P2 : P3  G1 : G2 : G3 ,
т. е. развиваемая в отдельных приемниках мощность пропорциональна их
проводимостям (или обратно пропорциональна их сопротивлениям).
При параллельном включении приемников режим работы каждого из
них не влияет на режим работы остальных.
Смешанное соединение приемников представляет собой цепь, которая состоит из ряда последовательно и параллельно соединенных приемников (рис. 8, в). Для расчета таких цепей выделяют отдельные участки с последовательным или параллельным соединением приемников и к
ним применяют вышерассмотренные соотношения.
Для схемы, представленной на рис. 8, в, эквивалентное сопротивление находится следующим образом.
Сначала определяется эквивалентное сопротивление параллельной
цепи:
1
1
1
R R


т. к.
, то R23  2 3 .
R23 R2 R3
R2  R3
Сопротивление R1 включено последовательно с сопротивлением R23,
поэтому эквивалентное сопротивление всей цепи равно:
RЭ  R1  R23 .
Ток в неразветвленной части цепи:
U .
I1 
RЭ
Напряжение на сопротивлении R1:
U 1  I1 R1 .
Напряжение на зажимах параллельных ветвей:
U 23  I1 R23 или U 23  U  U1 .
21
Токи в параллельных ветвях:
I2 
U 23
U
, I 3  23 .
R2
R3
Мощность, потребляемая всей смешанной цепью:
P  P1  P2  P3  U1 I1  U 22 I 2  U 23 I 3  UI .
3. Рабочее задание
1. Ознакомиться с реостатами, которые используются в качестве
приемников электрической энергии, и приборами, необходимыми для
выполнения работы; записать их технические данные.
2. С помощью омметра установить сопротивления реостатов равными: R1 = 20 Ом, R2 = 15 Ом, R3 = 10 Ом.
3. Собрать схему (рис. 9, а) и предъявить ее для проверки преподавателю.
а)
б)
в)
Рис. 9. Схемы лабораторной работы для исследований:
а) последовательного соединения реостатов; б) параллельного соединения реостатов;
в) смешанного соединения реостатов
22
4. Включить источник питания. Измерить U на зажимах всей цепи и
каждого реостата U1, U2, U3, ток I в цепи. Выключить источник. Установить
сопротивления реостатов равными R1 = R2 = R3 = 15 Ом. Включить источник
и снова выполнить указанные измерения.
5. Вычислить сопротивление каждого реостата R1, R2, R3; эквивалентное
сопротивление RЭ последовательной цепи; мощность, потребляемую отдельными реостатами Р1, Р2, Р3; мощность, потребляемую всей цепью.
Проверить соотношения:
RЭ  R1  R2  R3 ; U  U 1  U 2  U 3 ;
P  P1  P2  P3 ; U 1 : U 2 : U 3  R1 : R2 : R3 .
6.
Результаты измерений и расчетов записать в табл. 2.
Условия
опыта
Опытные данные
U
B
I
А
U1
B
U2
B
Таблица 2
Расчетные данные
U3
B
R1
Ом
R2
Ом
R3
Ом
RЭ
Ом
Р1
Вт
Р2
Вт
Р3
Вт
Р
Вт
R1 ≠ R2 ≠ R3
R1 = R2 = R3
7. С помощью омметра установить сопротивления реостатов равными: R1 = 30 Ом, R2 = 25 Ом, R3 = 20 Ом.
8. Собрать схему (рис. 9, б) и предъявить ее для проверки преподавателю.
9. Включить источник питания. Измерить токи в параллельных ветвях I1, I2, I3 и ток I в неразветвленной части цепи; напряжение на зажимах
цепи. Выключить источник. Установить сопротивления реостатов равными R1 = R2 = R3 = 25 Ом. Включить источник и снова выполнить указанные измерения.
10. Вычислить сопротивление каждого реостата R1, R2, R3; эквивалентное сопротивление цепи RЭ; мощность, потребляемую отдельными
реостатами Р1, Р2, Р3; мощность Р, потребляемую всей цепью.
Проверить соотношения:
1
1
1
  ; I  I1  I 2  I 3 ;
RЭ R1 R3
1 1 1
P  P1  P2  P3 ; I 1 : I 2 : I 3 
:
: .
R1 R2 R3
11. Результаты измерений и расчетов записать в табл. 3.
Таблица 3
Опытные данные
Условия
опыта
Расчетные данные
I
U
I1
I2
I3
R1
R2
R3
RЭ
Р1
Р2
Р3
Р
А
B
А
А
А
Ом
Ом
Ом
Ом
Вт
Вт
Вт
Вт
R 1 ≠ R 2 ≠ R3
R 1 = R 2 ≠ R3
23
12. С помощью омметра установить сопротивления реостатов равными: R1 = 10 Ом, R2 = 15 Ом, R3 = 20 Ом.
13. Собрать схему (рис. 9, в) и предъявить ее для проверки преподавателю.
14. Включить источник питания. Измерить токи в параллельных ветвях I1, I3 и в неразветвленной части цепи I1; напряжение U1 на зажимах
всей цепи; напряжение U1 на сопротивлении R1; напряжение U23 на разветвленном участке цепи. Выключить источник. Установить сопротивления реостатов равными R1 = R2= R3 = 10 Ом. Включить источник и снова
выполнить указанные измерения.
15. Вычислить сопротивление параллельных ветвей R2, R3; сопротивление неразветвленной части цепи R1; эквивалентное сопротивление
всей цепи RЭ; мощность, потребляемую отдельными реостатами P1, P2,
P3; мощность P, потребляемую всей цепью.
Проверить соотношения:
RЭ  R1  R23 ; I1  I 2  I 3 ; P  P1  P2  P3 .
16. Результаты измерений и расчетов записать в табл. 4.
Таблица 4
Опытные данные
Условия
опыта
Расчетные данные
U
U1
U23
I1
I2
I3
R1
R2
R3
RЭ
P1
P2
P3
P
B
B
B
А
А
А
Ом Ом
Ом
Ом
Вт
Вт
Вт Вт
R1 ≠ R2 ≠ R3
R1 = R2 = R3
Примечание: реостаты при установке
должны быть отключены от цепи.
и измерении их сопротивлений омметром
4. Содержание отчета
1. Технические данные оборудования и электроизмерительных приборов, используемых в работе.
2. Схемы исследований (3 схемы).
3. Расчет сопротивлений, токов и мощностей для трех схем (шести
опытов).
4. Таблицы с опытными и расчетными данными (3 таблицы).
5. Выводы по работе.
5. Вопросы для самопроверки
1. Какое соединение приемников электрической энергии называется
последовательным, параллельным, смешанным?
2. Как распределяются напряжения и мощности в цепи с последовательным соединением приемников в зависимости от величины их сопротивлений?
24
3. Как распределяются токи и мощности в цепи с параллельным соединением приемников в зависимости от величины их сопротивлений?
4. Как определить общее сопротивление цепи при любом соединении, если сопротивления участков известны?
5. В чем состоит особенность последовательного и параллельного
соединений приемников?
6. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.
7. Как определить падение напряжения на участке цепи?
8. Как составить баланс мощности электрической цепи?
Список рекомендуемой литературы
1. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник / Л. А. Бессонов. – 10-е изд. – М.: Гардарики, 2002. – С. 28–38.
2. Теоретические основы электротехники: в 3-х т. Учебник для вузов. Т. 1. – 4-е изд. /
К. С. Демирчян [и др.]. – СПб.: Питер, 2004. – С. 129–174.
25
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ОПЫТНАЯ ПРОВЕРКА ПРИНЦИПА НАЛОЖЕНИЯ
1. Цель работы
Экспериментально проверить принцип наложения.
2. Теоретические сведения и методические указания
Метод (принцип) наложения применяется для расчета токов в сложной линейной электрической цепи, в которой действует небольшое количество источников ЭДС (2...3).
Согласно этому методу ток в цепи равен алгебраической сумме токов, создаваемых в ней источниками ЭДС, действующими независимо
друг от друга, при неизменных сопротивлениях всех участков цепи.
Сущность метода сводится к следующему.
Сначала предполагают, что в цепи действует только ЭДС первого
источника, а остальные источники ЭДС исключают и заменяют внутренними сопротивлениями этих источников. Определяют токи для такой цепи. Затем производят расчет, полагая, что в цепи действует только ЭДС
второго источника, а все остальные источники ЭДС исключают и заменяют внутренними сопротивлениями источников.
Аналогичные расчеты производят поочередно для всех ЭДС.
Так как для каждого участка цепи получается несколько токов, создаваемых в этом участке каждой ЭДС в отдельности, то алгебраическая сумма этих токов (их называют частичными) дает истинное значение тока,
проходящего по этому участку при одновременном действии всех ЭДС.
Применим метод наложения к цепи, изображенной на рис. 10, а.
а)
б)
в)
Рис. 10. К расчету цепи методом наложения токов:
а) действуют ЭДС Е1 и Е2; б) действует только ЭДС Е1; в) действует только ЭДС Е2
26
Сначала рассмотрим цепь при действии только ЭДС Е1 (рис 10, б) и
определим частичные токи I1, I 2 , I 3 :
I1 
где RЭ1  R1  r01 
I 2  I1
E1
,
RЭ1
R3 ( R2  r02 )
;
R2  r02  R3
R3
;
R2  r02  R3
I 3  I 1
R2  r02
.
R2  r02  R3
Теперь предположим, что в цепи действует только ЭДС Е2 (рис. 10, в),
и определим частичные токи I1, I 2, I 3 :
I 2 
где
RЭ 2  R2  r02 
I 1  I 2
E2 ,
RЭ 2
R3 ( R1  r01 )
;
R1  r01  R3
R3
;
R1  r01  R3
I 3  I 2
R1  r01
.
R1  r01  R3
Наложив друг на друга частичные токи в ветвях с учетом их направления, получим:
I 1  I 1  I 1 , I 2  I 2  I 2 , I 3  I 3  I 3 .
3. Рабочее задание
1. Ознакомиться с источниками питания, реостатами и приборами,
необходимыми для выполнения работы; записать их основные технические данные.
2. Измерить ЭДС каждого источника и сопротивление каждого реостата в зафиксированном положении движков. Сопротивление реостатов
измерить методом амперметра и вольтметра и записать в табл. 5.
Таблица 5
№ реостата
U
I
R U
B
A
Ом
1
2
3
3. Собрать схему (рис. 11).
27
I
Рис. 11. Схема для опытной проверки метода наложения токов
4. Установить переключатель П1 в положение «а», а переключатель
П2 в положение «б» и измерить токи I1 , I 2 , I 3 . Установить переключатель
П1 в положение «б», а переключатель П2 в положение «а» и измерить токи I1, I 2, I 3 . Установить переключатели П1 и П2 в положение «а» и измерить токи I1, I2, I3.
5. По известным значениям величин E1, E2, R1, R2, R3 (полученных
измерением), а также r01 и r02 (данных преподавателем перед началом работы) методом наложения рассчитать токи I1 , I 2 , I 3 , I1, I 2, I 3 , I1 , I 2 , I 3 .
Определить также токи I1, I2, I3 методом наложения измеренных частичных токов.
6. Результаты измерений и расчётов записать в табл. 6 и сравнить.
Таблица 6
Способ
определения
токов
Из опыта
Наложением
измеренных
токов
Расчётом
E1
E2
I1
I 2
I 3
I 1
I 2
I 3
I1
I 2
I 3
B
B
А
А
А
А
А
А
А
А
А
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Примечание: при выполнении п. 4 убедиться в справедливости первого закона
Кирхгофа для узла А.
4. Содержание отчета
1. Технические данные оборудования и электроизмерительных приборов, используемых в работе.
2. Схема исследования.
3. Расчёт токов.
4. Таблицы с опытными и расчётными данными (2 таблицы).
5. Выводы по работе.
28
5. Вопросы для самопроверки
1. В чём состоит сущность метода наложения?
2. Методика расчёта электрической цепи по методу наложения.
3. В каких случаях для расчёта сложной цепи целесообразно применять метод наложения?
4. Почему нельзя применять метод наложения для определения
мощностей?
5. Сформулируйте первый закон Кирхгофа.
Список рекомендуемой литературы
1. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник / Л. А. Бессонов. – 10-е изд. – М.: Гардарики, 2002. – С. 34–35.
2. Теоретические основы электротехники: в 3-х т. Учебник для вузов. Т. 1. – 4-е изд. /
К. С. Демирчян [и др.]. – СПб.: Питер, 2004. – С. 263–265.
29
Часть II. ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ
АКТИВНОГО И ИНДУКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ
1. Цель работы
Экспериментальным путём определить параметры катушки индуктивности.
Исследовать влияние материала и конструкции сердечника на величину параметров катушки индуктивности.
2. Теоретические сведения и методические указания
Цепь переменного тока с последовательным соединением активного
и индуктивного сопротивления можно получить, если включить реальную катушку индуктивности в сеть переменного тока.
Эквивалентная электрическая схема такой катушки показана на рис. 1.
Рис. 1. Цепь переменного тока с последовательным соединением активного
и индуктивного сопротивлений
Под действием приложенного напряжения сети U по катушке будет
протекать ток.
I
U
R 
2
Х L2

U
,
Z
где Z  R 2  Х L2 – полное сопротивление катушки; R – активное сопротивление катушки; Х L – индуктивное сопротивление катушки.
Ток в катушке отстает по фазе от приложенного напряжения на угол,
величина которого определяется выражением:
R
cosφ  .
Z
Катушка потребляет активную мощность:
2
P = UI cosφ = I R 
U2
R  Х L2
2
R.
Таким образом, режим работы катушки определяется величиной
приложенного напряжения U и параметрами катушки R и XL.
30
Активное и индуктивное сопротивление зависят от конструкции катушки, т. е. от её геометрических размеров, сечения провода, его материала, количества витков, а также от материала и конструкции сердечника.
Кроме того, индуктивное сопротивление XL зависит от частоты приложенного напряжения.
Активное сопротивление катушки R обусловлено всеми видами необратимых потерь электрической энергии в ней: потерями в меди, на
вихревые токи и гистерезис (перемагничивание сердечника). В катушке
без сердечника активное сопротивление возникает только за счет потерь
в меди. С введением в катушку ферромагнитного сердечника её активное
сопротивление возрастает за счет потерь на вихревые токи и перемагничивание сердечника.
Активное сопротивление катушки определяется в общем случае выражением:
P
R 2,
I
где Р − активная мощность, потребляемая катушкой (мощность необходимых потерь в катушке); I − ток, протекающий в катушке.
Индуктивное сопротивление катушки определяется выражением:
Х L  ωL  2πfL ,
где f – частота тока, протекающего через катушку; L – индуктивность катушки.
Индуктивность катушки, если её длина значительно больше диаметра, определяется по формуле:
L  μμо
ω2
S
l
,
где  – относительная магнитная проницаемость;  0  4 10 7 Гн м –
магнитная постоянная; ω – число витков обмотки катушки; S – площадь
поперечного сечения катушки; l – длина катушки, м.
Величины S , l , ω определены конструкцией катушки. Они постоянны. Величина же относительной магнитной проницаемости  может принимать различные значения в зависимости от материала сердечника.
Рассмотрим подробнее влияние сердечника на параметры катушки.
При отсутствии сердечника  = 1 и индуктивность катушки постоянна. Индуктивное сопротивление XL при этом зависит только от частоты f.
Активная мощность Р, потребляемая катушкой, затрачивается на
нагрев провода обмотки, т. е. на потери в меди РМ.
Активное сопротивление катушки без сердечника определяется выражением:
Р Р
R  2  М2 .
I
I
31
Если в катушку вставить не ферромагнитный металлический сердечник (медный, алюминиевый и др.), то индуктивность катушки L и, соответственно, индуктивное сопротивление XL практически не изменяется,
так как у диамагнитных и парамагнитных веществ относительная магнитная проницаемость   1 . Активная мощность, потребляемая катушкой, при этом увеличивается, т. к. в сердечнике возникают вихревые токи. Активная мощность теперь затрачивается на потери в меди и вихревые токи в сердечнике PB:
P  PM  PB .
Потери на вихревые токи зависят от удельного электрического сопротивления сердечника и его конструкции. В сплошном сердечнике они
будут больше, чем в сердечнике, набранном из отдельных листов или
проволок. Активное сопротивление катушки с неферромагнитным сердечником определяется выражением:
R
P PM  PB

.
I2
I2
Если в катушку вставить ферромагнитный сердечник, то индуктивность катушки и ее индуктивное сопротивление резко увеличатся, так как
магнитная проницаемость ферромагнетиков во много раз превышает
единицу (   1). При этом активная мощность, потребляемая катушкой,
еще больше возрастает за счет перемагничивания сердечника.
Активная мощность теперь затрачивается на потери в меди РМ, вихревые токи РВ и перемагничивание сердечника (гистерезис) Рr:
P  PM  PB  Pr .
Активное сопротивление катушки определяется выражением:
P P  PB  Pr
R 2  M
.
I
I2
Параметры катушки индуктивности можно рассчитать по данным опыта, если измерить ток, протекающий в катушке, напряжение на ней и потребляемую ею мощность и воспользоваться указанными выше формулами.
3. Рабочее задание
1. Ознакомиться с аппаратурой, необходимой для выполнения работы, и записать её основные технические данные.
2. Собрать схему (рис. 2) и предъявить ее для проверки преподавателю.
Рис. 2. Схема для измерения омического сопротивления катушки
32
3. Включить схему в сеть постоянного тока U = 24B и измерить ток I
в цепи и напряжение U на зажимах катушки.
Вычислить омическое сопротивление R0 катушки.
4. Собрать схему (рис. 3) и предъявить ее для проверки преподавателю.
Рис. 3. Схема лабораторной работы для исследования катушки индуктивности
5. Исследовать влияние материала и конструкции сердечника на величину параметров катушки, для этого выполнить следующее:
– включить схему в сеть переменного тока U = 220 B частотой
f = 50 Гц и, изменяя напряжение автотрансформатором Т, добиться, чтобы ток в цепи стал равным допустимому току для данной катушки;
– измерить ток I в цепи, напряжение U на зажимах катушки, активную мощность P, потребляемую катушкой.
Опыт проделать без сердечника, с медным, стальным проволочным и
стальным сплошным сердечниками. Для каждого случая вычислить Z, R,
XL, cosφ, φ, Ua, UL.
6. Результаты измерений и расчетов записать в табл. 1.
Таблица 1
Материал и
конструкция
сердечника
Опытные
данные
Расчетные данные
I
U
p
Z
R
XL
L
cosφ
φ
Ua
UL
А
В
Вт
Ом
Ом
Ом
Гн
–
о
В
В
Без
сердечника
Медный
сердечник
Стальной
проволочный
сердечник
Стальной
сплошной
сердечник
По данным табл. 1 построить в масштабе векторные диаграммы
напряжений и треугольники сопротивлений.
33
4. Содержание отчета
1. Технические данные оборудования и электроизмерительных приборов, используемых в работе.
2. Схемы исследований (2 схемы).
3. Расчет параметров катушки (для четырех опытов).
4. Таблица с опытными и расчетными данными, величина омического сопротивления катушки.
5. Векторные диаграммы напряжений и треугольники сопротивлений (для четырех опытов).
6. Выводы по работе.
5. Вопросы для самопроверки
1. В каком случае индуктивность катушки L при изменении тока
в ней остается постоянной?
2. Что необходимо предпринять для увеличения индуктивности катушки?
3. Какими пapaмeтpaми характеризуется катушка и как их определить?
4. Как изменяются параметры катушки в зависимости
от материала и конструкции сердечника?
5. Почему увеличиваются активное и индуктивное сопротивления
катушки с введением ферромагнитного сердечника?
6. Какие потери энергии называют потерями в стали и какие потерями в меди?
Список рекомендуемой литературы
1. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник / Л. А. Бессонов. – 10-е изд. – М.: Гардарики, 2002. – С. 81–89.
2. Теоретические основы электротехники: в 3-х т. Учебник для вузов. Т. 1. – 4-е изд. /
К. С. Демирчян [и др.]. – СПб.: Питер, 2004. – С. 183–187.
34
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕРАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С АКТИВНЫМ,
ИНДУКТИВНЫМ И ЕМКОСТНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЯМИ
1. Цель работы
Экспериментальным путем получить резонанс напряжений. Исследовать влияние изменения частоты на ток и напряжения на участках неразветвленной цепи, содержащей R, L и С, а также на параметры цепи.
2. Теоретические сведения и методические указания
В неразветвленной цепи с активным сопротивлением R, индуктивностью L и емкостью С (рис. 4) при условии, что индуктивное и емкостное
сопротивления равны между собой (ХL = ХC), возникает особый режим
работы, который называется резонансом напряжения.
I
~U
ХL
R
C
UL
UA
VC
Рис. 4. Неразветвленная цепь с R, L и С
Из условия резонанса напряжений (XL = XC или L  1 ) следует,
C
что при заданных значениях индуктивности и емкости резонанс напряжений в цепи возникает при угловой частоте
1

 p
LC
1
или частоте
f 
 fp,
2 LC
которые называют резонансными и обозначают, соответственно, ωp и fp.
Резонансная частота fp определяется исключительно параметрами цепи
и поэтому называется частотой собственных колебаний цепи. Таким образом
в неразветвленной цепи с R, L и С резонанс напряжений возникает в случае,
когда частота вынужденных колебаний (частота приложенного напряжения)
оказывается равной частоте собственных колебаний цепи.
В состоянии резонанса напряжений полное сопротивление цепи равно ее активному сопротивлению
Z  R2  Х L  Х С   R
2
35
и делается наименьшим.
Ток в цепи при этом достигает наибольшего значения
I
U
U
U


2
2
Z
R
R  Х L  Х C 
и совпадает по фазе с напряжением U, приложенным к зажимам цепи, т.
к. коэффициент мощности цепи равен единице:
R R
cosφ    1, а φ = 0.
Z R
Напряжение на зажимах цепи равно падению напряжения на активном сопротивлении:
U  IZ  IR  U a
Напряжения на реактивных участках UL = IXL и UC = IXC равны между собой. Они могут превосходить напряжение U, приложенное к зажимам цепи, в Х L или Х С раз, если активное сопротивление цепи меньше
R
R
реактивных (XL или XC).
Векторная диаграмма неравномерной цепи с R, L и C при резонансе
напряжений показана на рис. 5.
Если цепь не находится в резонансе, то она может работать в индуктивном (φ > 0) или емкостном (φ < 0) режиме (рис. 6).
UL
UL
Ua  U
UC
I
UC
Рис. 5. Векторная диаграмма неразветвленной цепи с R, L и C при резонансе напряжения
36
UL
UL
UC
UP
U

I
UC
U
a)
UL
I
U

U
UP
UC
UL
UC
б)
Рис. 6. Векторные диаграммы неразветвленной цепи с R, L и С:
а) при преобладании индуктивной нагрузки; б) при преобладании емкостной нагрузки
Резонанс напряжений можно получить путем изменения одной из
трех величин L, С или f при постоянных двух других. На рис. 7. показан
характер зависимостей I, Ua, UL, UC, XL, XC, Z и φ от частоты источника
питания f при постоянных L и С. Эти зависимости называются частотными характеристиками, или резонансными кривыми.
37
ХС
Z
ХС
ХL
Z
ХL
R
0
f
fP
а)
UL
I

UC
U
UL
UC
U
I
0

U
fP
б)
Рис. 7. Резонансные кривые при изменении частоты:
а) XL(f), XC(f), Z(f); б) I(f), Ua(f), (f), UL(f), UC(f), φ(f).
При выполнении лабораторной работы напряжение на индуктивном
сопротивлении катушки UL рассчитывается по формуле:
U L  U 2к U 2а ,
где Uк – напряжение, измеренное на катушке.
38
3. Рабочее задание
1. Ознакомиться с аппаратурой и приборами, необходимыми для выполнения работы, и записать их основные технические данные.
2. Собрать схему (рис. 8) и предъявить ее для проверки преподавателю.
220 В
f = U ar
Рис. 8. Схема лабораторной установки для исследования неразветвленной цепи с R, L и C
3. Вынуть сердечник из катушки. Установить ручку автотрансформатора в нулевое положение и включить схему в сеть переменного тока с
напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
4. Установить напряжение U ≤ 40 В и вставить сердечник в катушку,
т. е. увеличивая индуктивность L, добиться резонанса напряжений (при
резонансе ток в цепи наибольший). Зафиксировать сердечник в этом положении. Измерить ток в цепи I, напряжение на зажимах исследуемой
цепи U, напряжение на катушке индуктивности UL, напряжение на конденсаторе UC и активную мощность цепи P. Отключить цепь.
5. После переключения лаборатории на источник питания с напряжением 220 B и переменной частотой f снова включить схему и проделать те же измерения при трех значениях f < fP и трех значениях f > fP. В
процессе всех опытов поддерживать напряжение на зажимах исследуемой цепи постоянным.
Вычислить: R, Z, XC, XL, UL, UL, Ua, UP, φ.
6. Результаты измерений и расчетов записать в табл. 2.
Таблица 2
Режимы
работы
Опытные данные
f
Гц
1
2
3
I
А
f = fP
f > fP
1
2
3
50
f < fP
U
В
UK
В
UC
В
Расчетные данные
P
Вт
R
Ом
Z
Ом
XC
Ом
XL
Ом
UL
В
Ua
В
UP
В
φ
0
7. Для трех значений частоты (f = fP, f < fP и f > fP) построить в масштабе
векторные диаграммы напряжений и треугольники сопротивлений цепи.
39
8. По данным, полученным из опытов и расчетов, построить резонансные кривые XL(f), XС(f), Z(f), I(f).
4. Содержание отчета
1. Технические данные оборудования и электроизмерительных приборов, используемых в работе.
2. Схема исследования.
3. Расчет параметров цепи.
4. Таблица с опытными и расчетными данными.
5. Векторные диаграммы напряжений и треугольники сопротивлений для трех значений частоты.
6. Резонансные кривые XL(f), XС(f), Z(f), I(f).
7. Выводы по работе.
5. Вопросы для самопроверки
1. Какой режим исследуемой цепи будет при отсутствии сердечника
и частоте 50 Гц?
2. Что называется резонансом напряжений? При каких условиях он
возникает?
3. Как практически определить наступление резонанса напряжений?
4. Способы получения резонансов напряжений.
5. Почему при резонансе напряжений напряжение на катушке или
конденсаторе может быть больше напряжения на зажимах всей цепи?
6. Частотные характеристики неразветвленной цепи переменного тока.
Список рекомендуемой литературы
1. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник / Л. А. Бессонов. – 10-е изд. – М.: Гардарики, 2002. – С. 110–116.
2. Теоретические основы электротехники: в 3-х т. Учебник для вузов. Т. 1. – 4-е изд. /
К. С. Демирчян [и др.]. – СПб.: Питер, 2004. – С. 302–307.
40
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ИНДУКТИВНЫМ И
ЕМКОСТНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ
1. Цель работы
Экспериментальным путем получить резонанс токов. Исследовать
влияние изменения частоты на токи и проводимости разветвленной цепи
с индуктивным и емкостным сопротивлениями.
2. Теоретические сведения и методические указания
В разветвленной цепи, состоящей из двух ветвей, одна из которых
имеет активное сопротивление R и индуктивность L, а другая – емкость C
(рис. 9.), при условии, что индуктивная и емкостная проводимости ветвей
равны между собой (BL = BC), возникает особый режим работы, который
называется резонансом токов.
I
R
~U
IC
IK
C
L
Рис. 9. Разветвленная цепь с R, L, и C
IC
IC
I  I
U
IL
Рис. 10. Векторная диаграмма разветвленной цепи с R, L и С при резонансе токов
41
В состоянии резонанса токов полная проводимость цепи равна активной проводимости и является наименьшей: Y  G 2  B L  BC 2  G .
Ток в неразветвленной части цепи при этом имеет наименьшее значение и является чисто активным
I  UY  UG  I  ,
т. е. совпадает по фазе с напряжением U, приложенным к зажимам цепи.
Коэффициент мощности равен единице:
cоsφ =
G Y
  1 , а φ = 0.
Y Y
Индуктивная и емкостная составляющие токов в ветвях цепи равны
между собой:
IL = UBL = UBC = IC.
Они могут превосходить ток I в неразветвленной части цепи в BL или
G
BC раз, если активная проводимость цепи меньше реактивных (BL или
G
BC) проводимости ветвей.
Векторная диаграмма разветвленной цепи c R, L и C при резонансе
токов показана на рис. 10.
Если цепь не находится в резонансе, то она может работать в индуктивном (φ > 0) или емкостном (φ < 0) режиме (рис. 11).
IC
IC
I
U
IL
I
0
I P  I L  IC
I P  I A  IC
I
IL
IC
U
0
IC
I
IK
IL
а)
IK
б)
Рис. 11. Векторные диаграммы разветвленной цепи с R, L и C:
а) при преобладании индуктивной нагрузки; б) при преобладании емкостной нагрузки
42
Резонанс токов можно получить путем изменения одной из трех величин L, C или f при постоянных двух других. На рис. 12 показан характер
независимости I, I L, IC, RL, BC, Y и разветвленной цепи от частоты источника питания f при постоянных L и C. Эти зависимости называются частотными характеристиками, или резонансными кривыми.
Y
BL
IL
BC
IC
I
0
fP
f
a)
I
IL
IL
IC
IC
I
0
fP
f
б)
Рис. 12. Резонансные кривые при изменении частоты:
а) B  f , B  f , Y  f ; б) I L  f , I C  f , I  f 
L
C
43
3. Рабочее задание
1. Ознакомиться с аппаратурой и приборами, необходимыми для выполнения работы, и записать их основные технические данные.
2. Собрать схему (рис. 13) и предъявить ее для проверки преподавателю.
Рис. 13. Схема лабораторной работы для исследования
разветвленной цепи с R, L и C
3. Вынуть ферромагнитный сердечник из катушки. Установить ручку лабораторного автотрансформатора в нулевое положение и включить
схему в сеть переменного тока с напряжением 220 B и частотой 50 Гц.
4. С помощью автотрансформатора установить напряжение на зажимах исследуемой цепи U = 80…100 B и, вставляя сердечник в катушку (т. е.
увеличивая индуктивность L), добиться резонанса токов (при резонансе
ток в неразветвленной части цепи наименьший). Зафиксировать сердечник в этом положении. Измерить ток I в неразветвленной части цепи, ток
IK в катушке, ток IC в конденсаторе, напряжение U на зажимах исследуемой цепи и активную мощность цепи P. Отключить цепь.
5. После переключения лаборатории на источник питания с напряжением 220 В и переменной частотой f снова включить схему и проделать те же измерения при трех значениях f < fP и трех значениях f > fP. В
процессе всех опытов поддерживать напряжение на зажимах исследуемой цепи постоянным.
Вычислить: G, Y, BL, BC, IL, Ia, IP, φ.
6. Результаты измерений и расчетов записать в табл. 3.
Таблица 3
Режимы
работы
f < fP
Опытные данные
I
IK
IC
U
P
G
Y
BC
BL
Ia
IL
IP
φ
Гц
А
А
А
В
Вт
Ом
Ом
Ом
Ом
А
А
А
0
1
2
3
f = fP
f > fP
Расчетные данные
f
50
1
2
3
44
7. Для трех значений частоты: f = fP, f < fP, f > fP, построить в масштабе
векторные диаграммы токов и треугольники проводимостей цепи.
8. По данным, полученным из опытов и расчетов, построить резонансные кривые BL( f), BC( f), Y( f), I( f).
4. Содержание отчета
1. Технические данные оборудования и электроизмерительных приборов, используемых в работе.
2. Схема исследования.
3. Расчет параметров цепи.
4. Таблица с опытными и расчетными данными.
5. Векторные диаграммы токов и треугольники проводимости для
трех значений частоты.
6. Резонансные кривые BL( f), BC( f), Y( f), I( f).
7. Выводы по работе.
5. Вопросы для самопроверки
1. Какой режим работы исследуемой цепи будет при отсутствии сердечника в катушке индуктивности и частоте 50 Гц?
2. Что называется резонансом токов и при каких условиях он возникает?
3. Как практически определить резонанс токов?
4. Способы получения резонансов токов.
5. Почему при резонансе токов ток на катушке или конденсаторе
может быть больше тока в неразветвленной части цепи?
6. Частотные характеристики разветвленной цепи переменного тока.
Список рекомендуемой литературы
1. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник / Л. А. Бессонов. – 10-е изд. – М.: Гардарики, 2002. – С. 106–110.
2. Теоретические основы электротехники: в 3-х т. Учебник для вузов. Т. 1. – 4-е изд. /
К. С. Демирчян [и др.]. – СПб.: Питер, 2004. – С. 304–317.
45
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ
ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПРИЕМНИКОВ ЗВЕЗДОЙ
1. Цель работы
Научиться включать приемники электрической энергии звездой.
Экспериментальным путем исследовать режимы работы трех- и четырехпроводной трехфазных цепей при равномерной и неравномерной
нагрузках фаз.
2. Теоретические сведения и методические указания
Трехфазной цепью называется совокупность трех однофазных электрических цепей, в которых действуют три ЭДС одинаковой частоты,
сдвинутые по фазе друг относительно друга на угол 3π/3 = 120º. Отдельные
электрические цепи, образующие трехфазную цепь, называются фазами.
Совокупность ЭДС (напряжений или токов), действующих в фазах
трехфазной цепи, называется трехфазной системой ЭДС (напряжений
или токов). Трехфазная система ЭДС получается с помощью трехфазного
синхронного генератора.
Трехфазная система, в которой ЭДС отдельных фаз одинаковы по
частоте и амплитуде и сдвинуты по фазе на угол 120º, называется симметричной трехфазной системой.
Математически симметричная трехфазная система ЭДС записывается так:


Е A  ЕA,


e A  Em sinωi ,

2π 
j
2π  


eB  Em sin ωt 
, или Е B  E Ae 3 ,
3 

4π 
j
4π  

Е C  E A e 3 .
eC  Em sin ωt 
.


3


Каждая обмотка генератора или приемника имеет двe конечные точки, одна из которых называется началом, а другая концом фазы.
Начало фаз обозначается буквами А, В, С, а конец X, Y, Z. Чтобы отличить фазы приемника, обычно при их обозначении ставят штрих.
При соединении звездой концы X, Y, Z объединяются в одну общую
точку, которая называется нулевой или нейтральной и обозначается буквой N. При соединении приемников звездой трехфазная цепь может быть
четырехпроводной или трехпроводной.
В трехфазной четырехпроводной цепи (рис. 14) три провода, подключенные к началам фаз генератора и приемников, называются линей46
ными, а четвертый, соединяющий нейтральные точки генератора и приемников, называется нулевым, или нейтральным проводом.
Рис. 14. Трехфазная четырехпроводная цепь при соединении звездой
При соединении звездой различают линейные напряжения UЛ (UAB,
UBC, UCA) – напряжения между двумя любыми линейными проводами или
началами фаз, и фазные напряжения UФ (UA, UB, UC) – напряжения между
любым линейным и нейтральным проводам или нулевой точкой.
Связь между линейными и фазными напряжениями при соединении
звездой выражается в комплексной форме следующими зависимостями:
U AB = U A − U B , U BC = U B − U C ,
U CA = U C − U A.
Линейные напряжения можно определить графически при помощи
векторной диаграммы.
На рис. 15 показан пример графического определения линейных
напряжений симметричной трехфазной системы при соединении звездой.
-U B
U AB
+
30 o U A
1/2U AB
UC
30o
U BC
N
UФ
30o
-U C
+j
UB
-U A
U CA
Рис. 15. Векторная диаграмма напряжения симметричной
трехфазной системы при соединении звездой
47
Из векторной диаграммы следует, что при симметричной системе
фазных напряжений линейные напряжения также образуют симметричную систему и звезда векторов линейных напряжений опережает звезду
векторов фазных напряжений на 30º. При этом по абсолютной величине
линейные напряжения в 3 раз больше фазных, что следует из треугольника, образованного векторами двухфазных и одного линейного напряжения 1 U л  U Ф cos 30 o или U л  3U Ф .
2
Обычно векторную диаграмму напряжений несколько видоизменяют, перемещая векторы линейных напряжений параллельно самим себе
так, чтобы их концы совпадали с концами векторов фазных напряжений
(рис. 16). При этом векторы линейных напряжений образуют треугольник
линейных напряжений. Эта векторная диаграмма называется топографической диаграммой. Она дает возможность определить как по величине,
так и по фазе напряжение между любыми точками трехфазной цепи.
A
UCA
U AB
UA
N
UB
UC
C
UBC
B
Рис. 16. Топографическая диаграмма симметричной трехфазной
системы напряжений при соединении звездой
В трехфазной цепи различают также линейные и фазные токи. Линейным током IЛ (IA, IВ, IС) называется ток в линейным проводе, а фазным
током IФ (IA, IВ, IС) – ток в фазе генератора или приемника. Как видно
(рис. 14.), при соединении приемников звездой IЛ = IФ.
При симметричной нагрузке, т. е. при Z A = Z B = Z C = Z, и симметричной системе ЭДС генератора напряжение между нейтральными точками генератора и приемников, или узловое напряжение, равно нулю.
Это означает, что потенциалы нулевых точек генератора и приемников
одинаковы, а фазы трехфазной цепи работают независимо друг от друга.
Поэтому система фазных напряжений будет симметричной. Фазные токи
будут одинаковы по величине и сдвинуты относительно своих фаз
48
напряжений на одинаковый угол, т. е. также образуют симметричную систему IA = IВ = IС (рис. 17).
UA
IA
φ
IC
IC
IB
φ
UC
φ
UB
IB
Рис. 17. Векторная диаграмма токов при симметричной нагрузке
Геометрическая сумма фазных токов, сходящихся в нулевой точке,
равна нулю, поэтому ток в нулевом проводе будет отсутствовать:
IN = IA + IB + IC = 0.
В этом случае нулевой провод можно исключить и трехфазную цепь
выполнять трехпроводной. Трехпроводные цепи при соединении звездой
применяются только для питания потребителей, создающих симметричную нагрузку всех трех фаз.
В случае несимметрии нагрузки трехфазной трехпроводной цепи,
когда ZA ≠ ZB ≠ ZC или YA ≠ YB ≠ YC, между нейтральными точками генератора и приемников возникает узловое напряжение
U Y  U BY B  U C Y C
UN A A
,
Y A YB YC
или иначе – происходит смещение нейтрали приемников. Потенциал
нейтральной точки приемников изменится на величину узлового напряжения, которое часто называют напряжением смещения нейтрали.
Из-за смещения нейтрали нарушается симметрия фазных напряжений на приемниках (рис. 18), что является существенным недостатком
трехпроводной цепи.
Чтобы восстановить равенство фазных напряжений на приемниках
при несимметричной нагрузке, в трехфазную цепь добавляется нулевой
провод, благодаря которому потенциал нулевой точки преемников становится равным потенциалу нулевой точки источника (генератора).
В этом случае при любой несимметрии нагрузки смещения нейтрали
не происходит и система фазных напряжений будет симметричной.
49
А
UAB
U A'
UA
UN
N
UCA
U B'
N'
UC
UB
UC'
C
B
UBC
Рис 18. Топографическая диаграмма для случая несимметричной нагрузки
трехфазной трехпроводной цепи:
UA', UB', UC' – разные напряжения на приемниках;
UA, UB, UC – напряжения на фазах источника (генератора)
При несимметричной нагрузке обрыв нулевого провода вызывает
значительное изменение фазных напряжений и токов у потребителя, что
в большинстве случаев не допустимо. Поэтому в нулевой провод предохранители не устанавливаются.
Предельными случаями несимметрии нагрузки является обрыв или
короткое замыкание одной из фаз трехфазной цепи.
При обрыве одной из фаз трехпроводной цепи, например, фазы А,
две другие фазы оказываются включенными последовательно на линейное напряжение UBC. При одинаковом сопротивлении этих фаз на каждую
из них придется половина линейного напряжения. Напряжения на оборванной фазе не будет. Следовательно:
U 'A  0, U B 
'
U BC
U
'
, U C   BC .
2
2
Величина узлового напряжения при этом равна:
.
.
.
U Y U C Y C U B Y U C Y U B U C
U
UN  B B


 A.
Y
Y Y
2
2
На топографической диаграмме, построенной для этого случая
(рис. 19), нейтральная точка приемников N' смещается на сторону
50
треугольника линейных напряжений, противолежащую вершине, связанной с оборванной фазой (при обрыве фазы А – на сторону ВС).
A
U AB
U
N
.
UC
.
A
UB
.
U CA
UN
C
U BC
U
B
.
.
'
C
N'
U
'
B
Рис. 19. Топографическая диаграмма трехфазной трехпроводной цепи
при обрыве линейного провода А.
До обрыва цепь работала в симметричном режиме
В четырехпроводной трехфазной цепи обрыв одной из фаз не нарушит нормальную работу двух других фаз.
При коротком замыкании одной из фаз трехпроводной цепи, например фазы А, на нулевую точку приемников переходит потенциал того линейного провода, который подключен к короткозамкнутой фазе. Напряжение на двух других фазах станет равным линейному. Напряжение на
короткозамкнутой фазе уменьшается до нуля. Следовательно:
.
U A  0, U B   U A , U C  U CA .
'
'
'
Величина узлового напряжения при этом равна
.
.
U N U A .
На топографической диаграмме (рис. 20) нейтральная точка приемников Т смещается в вершину треугольника линейных напряжений, связанную с короткозамкнутой фазой.
По линейному проводу, подключенному к короткозамкнутой фазе,
потечет ток, равный по величине и обратный по направлению геометрической сумме токов двух других фаз. При коротком замыкании одной из
фаз трехфазной четырехпроводной цепи в ней потечет ток короткого замыкания, под действием которого перегорит предохранитель поврежденной фазы. Цепь перейдет в режим работы с оборванной фазой, при котором остальные фазы продолжают нормально работать.
При выполнении лабораторной работы опыт короткого замыкания в
четырехпроводной цепи не делается, так как он приводит к аварийному
режиму.
51
A
N'.
U AB
.
.
U C  U CA
'
.
.
UC
U N U A
N
.
U B   U AB
'
UB
C
U BC
B
Рис. 20. Топографическая диаграмма трехфазной трехпроводной цепи
при коротком замыкании фазы А. До обрыва цепь работала в симметричном режиме
3. Рабочее задание
1. Ознакомиться с аппаратурой и приборами, необходимыми для выполнения работы, и записать их основные технические данные.
2. С помощью фазоуказателя определить последовательность фаз
выводов трехфазной сети на щитке питания лабораторного стола. Вольтметром замерить фазные напряжения.
3. Собрать схему (рис. 21) и предъявить ее для проверки преподавателю.
Рис. 21. Схема лабораторной работы для исследования трехфазной цепи
при соединении приемников звездой
4. Исследовать трехфазную цепь при соединении приемников звездой с нейтральным и без нейтрального провода при равномерной активной нагрузке, для чего:
52
– включить схему под напряжение и установить равномерную
нагрузку;
– отсоединить нейтральный проводник и убедиться, что отсоединение не вносит никаких изменений в режим работы цепи;
– измерить линейные токи IA, IB, IC; фазные напряжения UA, UB, UC;
линейные напряжения U'AB, U'BC, U'CA; узловое напряжение UN. Убедиться, что при равномерной нагрузке напряжения на фазах приемника равны
между собой U'A = U'B = U'C, а узловое напряжение равно нулю.
5. Исследовать трехфазную цепь при соединении приемников звездой с нейтральным и без нейтрального провода при неравномерной активной нагрузке, для чего:
– подсоединить нейтральный провод, включить схему под напряжение и установить нейтральную нагрузку;
– измерить линейные токи, фазные и линейные напряжения, ток в
нейтральном проводе IN; убедиться, что при наличии нейтрального провода напряжение на всех фазах приемника одинаково;
– отключить нейтральный провод и измерить линейные токи, фазные
и линейные напряжения, узловое напряжение; убедиться, что фазные
напряжения стали неодинаковые и появилось узловое напряжение.
6. Исследовать трехфазную цепь при соединении приемников звездой с нейтральным и без нейтрального провода при обрыве одной из фаз
приемника, для чего:
– подключить нейтральный провод, включить схему под напряжение
и установить равномерную нагрузку;
– снять напряжение, отсоединить линейный провод фазы, включить
снова схему под напряжение и измерить линейный токи, фазные и линейные напряжения, ток в нейтральном проводе;
– снять напряжение, отсоединить нейтральный провод, включить
схему под напряжение и измерить линейные токи, фазные и линейные
напряжения, узловое напряжение.
7. Исследовать трехфазную цепь при соединении приемников звездой без нейтрального провода при коротком замыкании одной из фаз
приемника, для чего:
– оставив равномерную нагрузку, подключить линейный провод фазы А и сделать короткое замыкание приемника этой фазы;
– при отключенном нейтральном проводе включить схему под
напряжение и измерить линейные токи, фазные и линейные напряжения,
узловое напряжение.
8. Результаты всех измерений записать в табл. 4.
9. По опытным данным для пунктов 1, 3, 4, 6 таблицы построить в
масштабе топографические диаграммы.
53
Таблица 4
№
п/п
I.
IA IB
Характер нагрузки и состояние цепи
A A
IC
U'A
U'B
U'C
U'AB
U'BC
U'CA
UN
IN
A
B
B
B
B
B
B
B
A
Равномерная нагрузка (с
нейтральным проводом)
Неравномерная нагрузII. ка (с нейтральным проводом)
Неравномерная нагрузIII. ка (без нейтрального
провода)
Обрыв фазы А
(без
IV.
нейтрального провода)
V.
Обрыв фазы А (с
нейтральным проводом)
Короткое
замыкание
VI. фазы А (без нейтрального провода)
4. Содержание отчета
1. Технические данные оборудования и электроизмерительных приборов, используемых в работе.
2. Схема исследования.
3. Таблица с опытными данными.
4. Топографические диаграммы (4 диаграммы).
5. Выводы по работе.
5. Вопросы для самопроверки
1. Каково соотношение между линейными и фазными величинами
(напряжениями и токами) в симметричной трехфазной системе присоединения звездой?
2. Что происходит в трехфазной трехпроводной цепи при соединении приемников звездой в случае нарушения симметрии нагрузки фаз?
3. Роль нулевого провода. Почему в нулевой провод не устанавливаются предохранители?
4. Что означает смещение нейтрали?
5. Чему равен ток в нулевом проводе при симметричной и несимметричной нагрузках трехфазной четырехпроводной цепи?
6. Как изменяются токи напряжения в цепи при обрыве линейного
провода (при наличии нулевого провода и без него)?
7. Как изменяются токи и напряжения в цепи, если произойдет короткое замыкание одной из фаз?
8. Как определяются активная, реактивная и полная мощности трех54
фазной цепи при симметричной и несимметричной нагрузках?
Список рекомендуемой литературы
1. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник / Л. А. Бессонов. – 10-е изд. – М.: Гардарики, 2002. – С. 184–189.
2. Теоретические основы электротехники: в 3-х т. Учебник для вузов. Т. 1. – 4-е изд. /
К. С. Демирчян [и др.]. – СПб.: Питер, 2004. – С. 321–325.
55
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ
ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПРИЕМНИКОВ ТРЕУГОЛЬНИКОМ
1. Цель работы
Научиться соединять приемники электрической энергии треугольником.
Экспериментальным путём исследовать режимы работы трехфазной
цепи, в которой приёмники соединены треугольником, при равномерной
и неравномерной нагрузке фаз.
2. Теоретические сведения и методические указания
При соединении приемников треугольником конец приемника первой фазы соединяется с началом приемника второй фазы, конец приемника второй фазы – с началом приемника третьей фазы и конец приемника третьей фазы – с началом приемника первой фазы. В результате получается замкнутый треугольник, вершины которого подключаются к источнику с помощью трех линейных проводов (рис. 22).
Рис. 22. Трехфазная цепь при соединении приемников треугольником
При соединении приемников треугольником различают линейные
напряжения Uл (UAB, UBC, UCA) – напряжения между линейными проводами и фазные напряжения (напряжение на фазах приемника). Так как линейные провода подключены к началу и концу каждой фазы приемника,
то линейные напряжения в то же время являются фазными напряжениями, т. е. Uл = Uф.
Различают также линейные токи Iл (IA, IB, IC) – токи в линейных проводах и фазные токи Iф (IAB, IBC, ICA) – токи в фазах приемника.
Фазные токи равны:
.
.
.
I AB
.
U , .
U .
U , .
 AB I BC  BC I CA  CA
Z BC
Z CA
Z AB
56
Линейные токи определяются на основании первого закона
Кирхгофа:
.
.
.
.
.
I A  I AB  I CA ,
I B  I BC  I AB ,
I C  I CA  I BC .
При симметричной нагрузке фаз, когда ZAB = ZBC = ZCA, и симметричной
системе напряжения источника (ЭДС генератора) системы фазных и линейных токов будут симметричными. Наглядно это хорошо видно на векторной
диаграмме. При построении диаграммы вектор комплекса напряжения UAB
совмещен вещественной осью комплексной плоскости, а система трехфазного напряжения изображена в виде треугольника.
.
IC

 I BC
30 o
.
I CA

.
.
U AB
.
.
.
U CA
IA
IФ

.
IЛ
30 o
.
30 o
.
 I CA
I AB
1
IЛ
2
I BC .
U BC
IB I
AB
Рис. 23. Векторная диаграмма симметричной трехфазной цепи
при соединении приемников электрической энергии треугольником
Из векторной диаграммы видно также, что векторы линейных токов
отстают по фазе от векторов фазных токов на 30º.
С помощью векторной диаграммы определяется также соотношение
между линейными и фазными токами при симметричной нагрузке:
1
I Л  IФcos 30º или I Л  3I Ф .
2
При неравномерной нагрузке (ZAB ≠ ZBC ≠ ZCA) симметрия как фазных, так и линейных токов будет нарушена, т. е. IAB ≠ IBC ≠ ICA и
IA ≠ IB ≠ IC. При этом симметрия напряжений на фазах приемника не
нарушается, так как она обеспечивается источником энергии.
57
Из указанных выше аналитических выражений также следует, что
любое изменение сопротивления нагрузки одной из фаз сопровождается
изменением тока в этой фазе и токов в двух линейных проводах, между
которыми включен приемник с изменяющимся сопротивлением. Равенство I Л  3I Ф при несимметричной нагрузке нарушается. При обрыве
одной из фаз, например C'A' (рис. 24), ток в ней станет равен 0, а режим
работы двух других фаз не нарушается, так как на них по-прежнему будет линейное напряжение. Линейный ток IB не изменяется. а линейные
токи IA и IC уменьшатся и станут равными фазным токам:
.
.
.
I A  I AB , I C  I BC .
Рис. 24. Схема трехфазной цепи
при соединении приемников
треугольником и обрыве фаз C' A'
Рис. 25. Схема трехфазной цепи
при соединении приемников
треугольником и обрыве
линейного провода А
При обрыве одного из линейных проводов (рис. 25), например провода А, режим работы фазы (в данном случае В' С' ), включенной между
исправными проводами, не изменится. Две другие фазы окажутся включенными последовательно на линейное напряжение. Трехфазная цепь
превращается в однофазную с двумя параллельными ветвями, соответственно чему и строится векторная диаграмма.
Если фазы симметричного приемника переключить с треугольника
на звезду при неизменном напряжении источника, то напряжения на фазах приемника уменьшатся в 3 раз, фазные токи уменьшатся в 3 раз,
линейные токи уменьшатся в 3 раза и потребляемая мощность также
уменьшится в 3 раза.
3. Рабочее задание
1. Ознакомиться с аппаратурой и приборами, необходимыми для выполнения работы, и записать их основные технические данные.
58
2. С помощью фазоуказателя определить последовательность фаз
трехфазной сети на выводах щитка питания лабораторного стола.
3. Собрать схему (рис. 26) и предъявить ее для проверки преподавателю.
Рис. 26. Исследования трехфазной цепи при соединении приемников треугольником
4. Включить схему под напряжение, установить равномерную
нагрузку фаз, измерить фазные токи IAB, IBC, ICA; линейные токи IA, IB, IC;
линейные (фазные) напряжения UAB, UBC, UCA.
5. Установить неравномерную нагрузку фаз и произвести те же измерения.
6. Исследовать работу цепи при обрыве одной фазы приемника, для чего:
– включить схему под напряжение;
– установить снова равномерную нагрузку фаз;
– снять напряжение со схемы и разомкнуть цепь фазы C'А';
– включить схему под напряжение и измерить фазные и линейные
токи; линейные (фазные) напряжения.
7. Исследовать работу цепи при обрыве линейного провода, для чего:
– при той же равномерной нагрузке и отсутствии напряжения на
схеме замкнуть цепь оборванной фазы и отсоединить от источника питания линейный провод А;
– включить схему под напряжение;
– произвести измерения.
8. Исследовать изменение фазных напряжений, фазных и линейных
токов в цепи при переключении приемников с треугольника на звезду,
для чего:
– при снятом напряжении со схемы и той же равномерной нагрузке
подсоединить линейный провод А, переключить приемники с треугольника на звезду без нулевого провода (рис. 27);
– включить схему под напряжение;
– измерить фазные (линейные) токи, фазные и линейные напряжения; сравнить их величины для обоих случаев соединения приемников.
59
9. Результаты всех измерений записать в табл. 5.
10. По опытным данным для всех случаев построить в масштабе векторные диаграммы напряжений и токов.
Рис. 27. Схема переключения приемников с треугольника на звезду
Таблица 5
№
п/п
1
2
3
4
5
Характер нагрузки
IAB
А
IBC
А
ICA
А
IA
А
IB
А
IC
А
UAB
В
UBC
В
UCA
В
Равномерная нагрузка
Неравномерная нагрузка
Обрыв фазы
Обрыв линейного провода
То же, что в п.1, но при соединении со звездой
Примечания:
– все изменения в схеме должны осуществляться только при снятом напряжении;
– равномерная нагрузка при различных опытах должна устанавливаться одинаковой,
что необходимо для анализа результатов этих опытов.
4. Содержание отчета
1. Технические данные оборудования и электроизмерительных приборов, используемых в работе.
2. Схема исследования.
3. Таблица с опытными данными.
4. Векторные диаграммы (4 диаграммы).
5. Результат изменения фазных и линейных токов и напряжений при
переключении приемников с треугольника на звезду.
6. Выводы по работе.
5. Вопросы для самопроверки
1. Какое соотношение между линейными и фазными величинами
(напряжениями, токами) в симметричной трехфазной системе при соединении приемников треугольником?
60
2. Особенность работы цепи при симметричной нагрузке фаз.
3. Что происходит в цепи в случае нарушения равномерности
нагрузки фаз?
4. Как изменятся токи и напряжение в цепи при обрыве одной из
фаз?
5. Как изменятся токи и напряжение в цепи при обрыве одного из
линейных проводов?
6. Как изменятся токи и напряжение в цепи при переключении приемников с треугольника на звезду?
7. Чему равны активная, реактивная и полная мощность трехфазной
цепи при симметричной нагрузке?
8. Как определить активную, реактивную и полную мощность цепи
при несимметричной нагрузке?
Список рекомендуемой литературы
1. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник / Л. А. Бессонов. – 10-е изд. – М.: Гардарики, 2002. – С. 184–192.
2. Теоретические основы электротехники: в 3-х т. Учебник для вузов. Т. 1. – 4-е изд. /
К. С. Демирчян [и др.]. – СПб.: Питер, 2004. – С. 321–327.
61
Приложение 1
Образец отчета
Лаборатория ТОЭ и ЭИ
Рабочее место № 3
Фамилия, и., о. Иванов С.И.
Группа КЭЛ-031
20 октября 2007 г.
Отчет
по работе № 1
Измерение потенциалов точек электрической цепи
(наименование)
1. Цель работы
Научиться измерять потенциалы точек электрической цепи и
строить потенциальные диаграммы. Экспериментально проверить справедливость 2 закона Кирхгофа
2. Использованная аппаратура и приборы
Таблица П1.1
№
п/п
Наименование приборов
Технические данные приборов
1
Батареи щелочных аккумуляторов
Тип 5 НКН-10; 68; колич. − 2 шт.
2
Миллиамперметр
Тип М381; 500 мА; кл. точн. 1,5; № 009075
3
Вольтметр с 2x-сторонней шкалой
Тип М381;15 В; кл. точн. 1,5; № 005220
4
Реостаты
Тип РСП;10,5 Ом; ЗА; колич. − 3 шт.
5
Омметр
Тип М371; 100/1000/100000 Ом;
кл. точн. 1,5; № 271340
62
3. Рабочие схемы
SA
C
R2
D
А
V
R1
 
B
R3
 
A
E2
E1
E
Рис. 1. Схема № 1 для измерения потенциалов точек электрической цепи
C
 E1
SA
R2
A
D
E2 
V
R1
A
R3
E
B
Рис. 2. Схема № 2 для измерения потенциалов точек электрической цепи
63
SA
C
R2
D
A
E2 
 E1
V
R1
R3
A
E
B
Рис. 3. Измерение потенциалов точек электрической цепи
4. Расчеты, таблицы, графики
Таблица П.1.2
№
с
х
е
м
ы
1
2
3
Опытные данные
Расчетные данные
UA
UB
UC
UD
UE
I
UCD
UA
UB
UC
UD
UE
I
UCD
B
B
B
B
B
A
B
B
B
B
B
B
A
B
0
0
0
5,9
0
-3,1
2,8
6
2,8
3,9
0
3,9
0
0
0
6
0
-3,2
2,8
6
2,8
-1,1 -5,8 0,39
6
0
-1,1 4,8 0,39
-1,2 -6
6
0
-1,2 4,8
0,4
0
0,4
4
0
4
Расчеты тока, потенциалов точек и напряжения UCD
Исходные данные:
E1  E 2  6 B; r01  r02  0; R1  8 Oм; R2  10 Oм; R3  12 Oм
64
 V B 
6 B1
C2
2 D2
E3
1
4
C3
2
0
A
C1
3
E2
B2
A
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 2426 28 30 R[Oм]
D3 D1
2
4
6
 V B 
B3
По опытным данным
По расчетным данным
E1
Рис. 4. Потенциальные диаграммы, построенные по опытным и расчетным данным:
1 – для схемы № 1; 2 – для схемы № 2; 3 – для схемы № 3
65
Расчет для схемы № 1:
I
Расчет для схемы № 2:
E1  E2
66

 0,4 A
R1  R2  R3 8  10  12
I
V A  0;VB  V A  E1  0  6  6 B;
E1  E2
66

 0;
R1  R2  R3 8  10  12
V A  0;VB  V A  IR1  0  0  0  0;
VC  VB  IR1  6  0,4  8  2,8B;
VC  VB  E1  0  6  6 B;
VD  VC  IR2  2,8  0,4  10  1,2 B;
VD  VC  IR2  6  0  10  6 B;
VE  VD  IR3  1,2  0,4  12  6 B;
VE  VD  E2  6  6  0;
V A  VE  E2  6  6  0;
U C  VC  VD  6  6  0.
U CD  VC  VВ  2,8  (1,2)  4 B.
Расчет для схемы № 3
I
E1  E2
66

 0,4 A;
R1  R2  R3 8  10  12
V A  0;VB  V A  IR1  0  0,4  8  3,2;
VC  VB  E1  3,2  6  2,8;
VD  VC  IR2  2,8  0,4  10  1,2 B;
VE  VD  E2  1,2  6  4,8B;
V A  VE  IR3  4,8  0,4  12  0;
U CD  VC  VD  2,8  (1,2)  4 B.
5. Выводы по работе
В результате работы получен практический навык в измерении потенциалов точек электрической цепи и построении потенциальных диаграмм, экспериментально проверена справедливость второго закона
Кирхгофа.
Результаты измерений практически совпадают с расчетными данными из построенных потенциальных диаграмм (рис. 4).
Подпись студента
Работу проверил
Оценка отлично
66
(Лукин)
(Иванов)
Приложение 2
Единицы физических величин
(из ГОСТ 8.417-81)
Общие положения
Во всех отраслях науки, техники, народного хозяйства, в учебных
процессах, в учебниках и учебных пособиях подлежат обязательному применению единицы Международной системы единиц (СИ), в соответствии с
табл. П2.1, а также некоторые десятичные кратные и дольные от них.
Таблица П2.1
Сокращенный перечень важнейших единиц СИ
Наименование величины
Длина
Масса
Время
Сила электрического тока
Термодинамическая температура
Сила света
Количество вещества
Плоский угол
Телесный угол
Площадь
Объем, вместимость
Частота
Плотность
Скорость
Ускорение
Угловая скорость
Угловое ускорение
Сила, вес
Давление, механическое
напряжение
Момент силы
Работа, энергия, количество
теплоты
Мощность, поток энергии
Количество электричества,
электрический заряд
Единица измерения
метр
килограмм
секунда
ампер
кельвин
кандела
моль
Дополнительные единицы СИ
радиан
стерадиан
Производные единицы СИ
квадратный метр
кубический метр
герц
килограмм на кубический метр
метр в секунду
метр на секунду в квадрате
радиан в секунду
радиан на секунду в квадрате
ньютон
паскаль
Сокращенное
русское обозначение единицы
измерения
м
кг
с
А
К
Кд
Моль
Рад
Ср
м2
м3
Гц
кг/м3
м/с
м/с2
рад/с
рад/ с2
Н
Па (Н/ м2)
ньютон-метр
джоуль
Н∙м
Дж
ватт
кулон
Вт
Кл
67
Окончание таблицы П2.1
Наименование величины
Единица измерения
Электрическое напряжение, электродвижущая сила, электрический потенциал
Напряженность электрического поля
Электрическое сопротивление
Плотность электрического тока
Пространственная плотность электрического заряда
Электрическое смещение
Абсолютная диэлектрическая проницаемость
Электрическая проводимость
Электрическая емкость
Магнитный поток
Индуктивность, взаимная индуктивность
Магнитная индукция
Напряженность магнитного поля
Магнитодвижущая сила
Абсолютная магнитная проницаемость
Магнитная проводимость
Магнитное сопротивление
Световой поток
Яркость
Освещенность
вольт
Сокращенное
русское обозначение
единицы измерения
В
вольт на метр
ом
ампер на квадратный метр
кулон на кубический метр
В/м
Ом
А/ м2
Кл/ м3
кулон на квадратный метр
фарад на метр
Кл/ м2
Ф/м
сименс
фарада
вебер
генри
тесла
ампер на метр
ампер
генри на метр
вебер на ампер
ампер на вебер
люмен
кандела на квадратный
метр
люкс
См
Ф
Вб
Гн
Тл
А/м
А
Гн/м
Вб/А
А/Вб
Лм
кд/ м2
Лк
Сокращенный перечень единиц, не входящих в СИ.
Всесистемные единицы, допускаемые к применению
наравне с единицами СИ
Таблица П2.2
Наименование величины
Масса
Время
Плоский угол
Объем, вместимость
Полная мощность
Реактивная мощность
Единица измерения
тонна
минута
час
сутки
градус
минута
секунда
литр
вольт-ампер
вар
68
Сокращенное русское
обозначение единицы измерения
т
мин
ч
сут
…º
…'
…''
л
В∙А
вар
Единицы, временно допускаемые к применению,
до принятия по ним соответствующих решений
Таблица П2.3
Частота вращения
Давление
оборот в секунду
оборот в минуту
бар
Об/с
Об/мин
Бар
Правила образования десятичных кратных и дольных единиц,
а также их наименований и обозначений
Десятичные кратные и дольные единицы, а также их наименования и
обозначения следует образовывать с помощью множителей и приставок,
приведенных в табл. П2.4.
Множители и приставки для образования
десятичных кратных и дольных единиц и их наименований
Таблица П2.4
Множитель
1018
1015
1012
109
106
103
102
101
Приставка
экса
пета
тера
гига
мега
кило
гекто
дека
Русское
обозначение
приставки
Множитель
Э
П
Т
Г
М
к
г
да
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
10-18
Приставка
деци
санти
милли
микро
нано
пико
фемто
атто
Русское
обозначение приставки
Д
С
М
Мк
Н
П
Ф
А
Присоединение к наименованию единицы двух или более приставок
подряд не допускается. Например, вместо наименования единицы микрофарад следует писать пикофарад.
Приставку или ее обозначение следует писать слитно с наименованием единицы, к которой она присоединяется, или, соответственно, с ее
обозначением.
Правила написания обозначений единиц
Для написания значений величин следует применять обозначения
единиц буквами или специальными знаками (…о, …', …''), причем устанавливаются два вида буквенных обозначений: международные (с использованием букв латинского алфавита) и русские (с использованием
букв русского алфавита). Устанавливаемые стандартом русские обозначения единиц приведены в табл. П2.1, П2.2.
Буквенные обозначения единиц должны печататься прямым шрифтом. В обозначениях единиц точку как знак сокращения не ставят.
69
Обозначения единиц следует применять после числовых значений величин и помещать в строку с ними (без переноса на следующую строку).
Между последней цифрой числа и обозначением единицы следует
оставлять пробел.
Таблица П2.5
Правильно
Неправильно
100 кВт
80 %
20 ºС
100кВт
80%
20º С; 20ºС
Исключение составляют обозначения в виде знака, поднятого над
строкой, перед которыми пробела не оставляют (табл. П2.6).
Таблица П2.6
Правильно
Неправильно
20º
20 º
Допускается применять обозначения единиц в заголовках и наименованиях строк (боковиках) таблиц.
Пример:
Таблица П2.7
Тяговая мощность, кВт
длина
Габаритные размеширина
ры, мм:
высота
Колея, мм
Просвет, мм
18
3080
1430
2190
1090
275
25
3500
1685
2745
1340
640
37
4090
2395
2770
1823
345
Допускается применять обозначение единиц в пояснениях обозначений величин к формулам. Помещение обозначений единиц в одной строке с формулами, выражающими зависимости между величинами или
между их числовыми значениями, представленными в буквенной форме,
не допускается.
Таблица П2.8
Правильно
Неправильно
v=3,6s/t,
где v − скорость, км/ч;
s − путь, м;
t − время, с
v=3,6s/t км/ч;
где s − путь в м;
t − время в с
Буквенные обозначения единиц, входящих в произведение, следует
отделять точками на средней линии, как знаками умножения (табл. П2.9).
70
Таблица П2.9
Правильно
Неправильно
Нм
Ам2
Пас
Н∙м
А∙м2
Па∙с
В буквенных обозначениях отношений единиц в качестве знака деления должна применяться только одна черта: косая или горизонтальная.
Допускается применять обозначения единиц в виде произведения обозначений единиц, возведенных в степени.
Таблица П2.10
Правильно
ВТ  м  к
2
Неправильно
1
ВТ / м 2 / к
ВТ
м2
к
ВТ
м2  к
При применении косой черты обозначения единиц в числителе и
знаменателе следует помещать в строку, произведение обозначений единиц в знаменателе следует заключать в скобки.
Таблица П2.11
Правильно
Неправильно
м/с
ВТ / м  К
м/ с
ВТ / ( м  К )
При указании производной единицы, состоящей из двух и более
единиц, не допускается комбинировать буквенные обозначения и наименования единиц, т.е. для одних и единиц приводить обозначения, а для
других − наименования.
Таблица П2.12
Правильно
Неправильно
80 км/ч
80 километров в час
80 км/час
80 км в час
71
Соотношение некоторых внесистемных единиц с единицами СИ
Длина: 1 см = 10-2м; 1 мк (микрон) = 1 мкм (микрометр) = 10-6м;
1 А (ангстрем) = 10-10м.
Масса: 1 г = 10-3 кг.
Скорость: 1 см/c = 10-2 м/с; 1 км/ч  0,278 м/с.
Ускорение: 1 см/с2 = 10-2 м/с2.
Сила: 1 дина = 10-5Н; 1 кгс  9,81 Н.
Давление: 1 дин/см2 = 0,1 Па; 1 бар = 105 Па;
1 ат = 1 кгс/см2  9,81  10 4Па;
1 атм (физическая)  1,01  10 5Па;
1 мм рт. ст.  133,3 Па;
1 мм вод. ст.  9,81 Па.
Угол поворота: 1 об = 2 π рад.
Плотность: 1 г/см3 = 1 кг/дм3 = 1т/м3 = 103кг/м3.
Работа, энергия: 1 эрг = 10-7 Дж;
1 кгс· м  9,81 Дж.
Мощность: 1 эрг/с = 10-7Вт; 1 л.с. = 735,5 Вт;
1 кгс∙м/с  9,81 Вт.
Магнитный поток: 1 мкс (максвелл) = 10-8Вб.
Магнитная индукция: 1 Гс (Гаусс) = 10-4 Тл.
Напряженность магнитного поля: 1 Э (Эрстед)  80 А/м.
Таблица П2.13
Обозначения
Наименование
величин
Электрическое
смещение
Электрическая
емкость
Абсолютная диэлектрическая
проницаемость,
электрическая
постоянная
Плотность
электрического
тока
Напряженность
магнитного поля
единиц СИ
Кл/м2
Ф
(фарад)
Ф/м
рекомендуемых
кратных и дольных
от единиц СИ
Кл/см2
кКл/см2
мКл/м2
мкКл/м2
мф, мкф,
нф, пф
мкФ/м, нф/м, пф/м
А/м2
МА/м2, А/мм2,
А/см2, кА/м2
А/м
кА/м, А/м, А/см
72
единиц,
не входящих в СИ
кратных и
дольных от
единиц, не
входящих в
СИ
Окончание таблицы П2.13
Обозначения
Наименование
величин
Магнитодвижущая
сила, разность
магнитных
потенциалов
Магнитная
индукция,
плотность
магнитного потока
Магнитный поток
Индуктивность,
взаимная
индуктивность
Абсолютная
магнитная
проницаемость,
магнитная
постоянная
Намагниченность
Электрическое
сопротивление
единиц СИ
рекомендуемых
кратных и дольных
от единиц СИ
А
кА, мА
Тл
(тесла)
мТл, мкТл,
нТл
Вб
(вебер)
ГН
(генри)
мВб
мГн, мкГн, нГн,
пГн
Гн/м
мкГн/м, нГн/м
А/м
Ом (ом)
кА/м, А/мм
ТОм, ГОм,
МОм, кОм,
мОм, мкОм
73
единиц,
не входящих в СИ
кратных и
дольных от
единиц, не
входящих в
СИ
Приложение 3
Выписки из ГОСТ 1494-77. Электротехника
Буквенные обозначения основных величин
I. ГОСТ устанавливает буквенные обозначения основных электрических и магнитных величин.
Буквенные обозначения, установленные в данном ГОСТе, обязательны для применения в документации всех видов, учебниках, учебных
пособиях, технической и справочной литературе.
В качестве буквенных обозначений величин должны применяться
буквы латинского и греческого алфавитов при необходимости с верхним
или нижним индексом.
Векторный характер величин обозначается:
– полужирным шрифтом;
  
– стрелкой А ( U , I и т. п.).
Комплексные величины обозначаются:
A = Л' + jA'' = ReЛ + jImA, (алгебраическая форма),
где А − любая величина;
А' = ReA − вещественная часть;
А'' = ImA − мнимая часть;
A  Ae jd  A e jd − показательная форма;
А*=А' − jА''=ReA − jImA − сопряженное комплексное число.
Если вещественная и мнимая частоты комплексного числа имеют
свои обозначения, то комплексное число обозначается:
С = Re С + jIm С = А + jB, где A, B, C − любые величины.
Например:
Комплексное сопротивление Z  R  jх .
Комплексная проводимость Y  G  jB .
Допускается комплексы величин, являющихся синусоидальными
функциями времени, обозначать по-старому (точкой):
I, E ,U , Ф m и т. д.
Например: I  5  e j 30o  5  3  j5 1 .
2
2
Мощность в комплексной форме:
S  P  jQ .
II. Буквенные обозначения основных величин:
a) главное обозначение;
б) запасное (применяется, когда главное обозначение использовать
нерационально, если могут возникнуть недоразумения, вследствие обозначения одной и той же буквой разных величин).
74
Таблица П3.1
Новые обозначения
Главное
Q
Заряд электрический
Коэффициент трансформации
n
Коэффициент трансформации TH
K
Коэффициент трансформации TT
K
Отношение чисел витков
n
Потенциал электрический
V
Проводимость электрическая полная
Y
Проводимость реактивная
B
Проводимость активная
G
Диэлектрическая проницаемость
r
Запасное
 
 
 KU 
K 
T
g 
y
 
b
g 
 
 
Магнитная проницаемость (относительная)
r
Сопротивление электрическое, сопротивление электрическое постоянному току
Сопротивление электрическое активное
R
r 
R
r 
Сопротивление реактивное
Х
Сопротивление полное
Z
Число витков
N
х 
 
w 
III. Индексы при буквенных обозначениях величин
Индексы пишутся в соответствии с ГОСТ:
а) буквами латинского и греческого алфавитов;
б) буквами русского алфавита;
в) символами, цифрами и знаками.
Применение в индексах букв латинского и греческого алфавитов
обязательно в технической документации, предназначенной для использования в других странах.
Примеры: амплитудные значения Am ( Im,Um, Фm и т. п.).
Действующие значения A ( I ,U , E и т. п.).
Наиболее широко индексы обозначаются буквами русского алфавита.
Примеры (табл. П3.2):
75
Таблица П3.2
Условное обозначение
Zв
Rд
Rк
Ммх
Мн
Iном
Вr
I0
Мcинх
Iср
Rπ
R0
Наименование величин
Сопротивление волновое
Сопротивление добавочное
Сопротивление короткого замыкания
Механический момент
Начальный момент
Номинальный ток
Остаточная магнитная индукция
Постоянная составляющая
Синхронизирующий момент
Среднее значение тока
Сопротивление холостого хода
76
Приложение 4
Обозначения буквенно-цифровые в электрических
схемах (из ГОСТ 2.710-81)
Позиционное обозначение элемента в общем случае состоит из трех
частей, указывающих вид элемента, его номер и функцию.
Вид и номер являются обязательной частью условного буквенно-цифрового обозначения и должны быть присвоены всем элементам и устройствам
объекта. Указанные функции элемента не являются обязательными.
В первой части обозначения записывают одну или несколько букв
(буквенный код) для указания вида элемента, во второй части записывают одну или несколько цифр для указания номера элемента данного вида,
в третьей части записывают одну или несколько букв (буквенный код)
функции элемента. Например, С41 – конденсатор С4, используемый как
интегрирующий. Допускается буквенный код функции дополнять цифрами. При разнесенном способе изображения допускается к номерам добавлять цифровой номер изображений части элемента или устройства,
отделяя его точкой. Например, А41.1.
При составлении перечней элементов на объект допускается указывать только первую и вторую части обозначения (обязательную часть).
Буквенные коды видов элементов приведены в табл. П4.1. Части
объекта (элементы) разбиты по видам на группы, которым присвоены
обозначения одной буквой. Для уточнения вида элементов допускается
применять двухбуквенные и многобуквенные коды. Элемент данного вида может быть обозначен одной буквой – общим кодом вида элемента
или двумя буквами – кодом данного элемента. При применении двухбуквенных и многобуквенных кодов первая буква должна соответствовать
группе видов, к которой принадлежит элемент. Примеры двухбуквенных
кодов приведены в табл. П.4.1.
Дополнительные обозначения должны быть пояснены в документации на объект (например, на поле схемы).
Буквенные коды функций элементов приведены в табл. П4.2.
Эти коды следует использовать только для общей характеристики
функционального назначения элемента, например, ”главный”, ”измеряющий” и т. д. Для уточнения функционального назначения однобуквенный код, установленный в табл. П4.2 допускается дополнить последующими буквами и (или) цифрами. В этом случае должны быть приведены
соответствующие пояснения в документации на объект (например, на поле схемы).
77
Буквенные коды наиболее распространенных видов элементов
Таблица П4.1
Первая
буква кода
(обязательна)
А
В
C
D
E
F
G
H
K
L
M
Группа
элементов
Устройство (общее
обозначение)
Преобразователи
неэлектрических
величин в электрические (кроме генераторов и источников питания) или
многозарядные преобразователи, или
датчики для указания или измерения
Конденсаторы
Схемы интегральные,
микросборки
Элементы разные
Разрядники, предохранители, устройства защитные
Генераторы, источники питания
Устройства индикационные и сигнальные
Реле, контакторы,
пускатели
Катушки индуктивности
Двигатели
Примеры видов элементов
Громкоговоритель
Детектор ионизирующих излучений
Сельсин-приемник
Сельсин-датчик
Термопара, тепловой датчик
Фотоэлемент
Микрофон
Датчик давления
Пьезоэлемент
Датчик частоты вращения (тахогенератор)
Датчик скорости
Двухбуквенный
код
BA
BD
BE
BC
ВХ
BL
BM
BP
BQ
BR
BV
Схема интегральная, аналоговая
Устройство задержки
Лампа осветительная
Нагревательный элемент
Дискретный элемент защиты по
току мгновенного действия
Дискретный элемент защиты по
току инерционного действия
Предохранитель плавкий
Дискретный элемент защиты по
напряжению, разрядник
Батарея
DA
DT
EL
EK
FA
Прибор звуковой сигнализации
Прибор световой сигнализации
HA
HL
Реле токовое
Реле указательное
Реле электротепловое
Контактор, магнитный пускатель
Реле времени
Реле напряжения
Дроссель люминесцентного
освещения
KA
KH
KK
KM
KT
KV
LL
78
FP
FU
FV
OB
Продолжение табл. П4.1
Первая
буква кода
(обязательна)
P
Q
R
S
T
Группа
элементов
Приборы, измерительное оборудование
ПРИМЕЧАНИЕ:
Сочетание РЕ применять не допускается
Выключатели и
разъединители в
силовых цепях
(энергоснабжение,
питание оборудования и т. д.)
Резисторы
Устройства коммутационные в цепях
управления, сигнализации и измерительных
ПРИМЕЧАНИЕ:
Обозначение SF
применяют для аппаратов, не имеющих контактов силовых цепей
Трансформаторы,
автотрансформаторы
Примеры видов элементов
Амперметр
Счетчик импульсов
Частотомер
Счетчик активной энергии
Счетчик реактивной энергии
Омметр
Записывающий инструмент
Часы, измеритель времени действия
Вольтметр
Ваттметр
Выключатель автоматический
Короткозамыкатель
Разъединитель
Двухбуквенный
код
PA
PC
PF
PI
PK
PR
PS
PT
PV
PW
QF
QK
QS
Термистор
RK
Потенциометр
RP
Шунт измерительный
RS
Варистор
RU
Выключатель или переключатель
SA
Выключатель кнопочный
SB
Выключатель автоматический
SF
Выключатели, срабатывающие от различных
воздействий:
от уровня
SL
от давления
SP
от положения (путевой)
SQ
от частоты вращения
SR
от температуры
SK
Трансформатор тока
Трансформатор напряжения
TA
TV
U
Устройства связи,
преобразователи
электрических величин в электрические
Модулятор
Демодулятор
Дискриминатор
Преобразователь частотный, инвертор, выпрямитель
UB
UR
UI
UZ
V
Приборы электровакуумные и полупроводниковые
Диод, стабилитрон
Прибор электровакуумный
Транзистор (Тиристор - VS)
VP
VL
VT
79
Окончание табл. П4.1
Первая
буква кода
(обязательна)
Х
Группа
элементов
Соединения контактные
Устройства механические с электромагнитным приводом
Y
Примеры видов элементов
Токосъемник, контакт скользящий
Штырь
Гнездо
Соединение разборное
Электромагнит
Тормоз с электромагнитным
приводом
Муфта с электромагнитным приводом
Электромагнитный патрон или
плита
Двухбуквенный
код
ХA
ХP
ХS
ХT
YA
YB
YC
YH
Буквенные коды для указания функционального назначения
элементов
Таблица П4.2
Буквенный код
Функциональное назначение
А
B
Вспомогательный
Направление движения (вперёд, назад, вверх, вниз, по часовой
стрелке, против часовой стрелки)
Считающий
Дифференцирующий
Защитный
Испытательный
Сигнальный
Интегрирующий
Толкающий
Главный
Измерительный
Пропорциональный
Состояние (старт, стоп, ограничение)
Возврат, сброс
Запоминание, запись
Синхронизация, задержка
Скорость (ускорение, торможение)
Сложение
Умножение
Аналоговый
Цифровой
C
D
F
G
H
I
K
M
N
P
Q
P
S
T
V
W
Х
Y
Z
80
Приложение 5
Единая система конструкторской документации, обозначения
условные графические в схемах. Машины электрические
(из ГОСТ 2.722-68)
Обозначения элементов электрических машин
Таблица П5.1
Обмотка добавочных полюсов, обмотка
компенсационная
Обмотка статора (каждой фазы) машины
переменного тока, обмотка последовательного возбуждения машины постоянного тока
Обмотка параллельного возбуждения
машины постоянного тока, обмотка независимого возбуждения
Статор, обмотка статора (общее обозначение)
Статор с трехфазной обмоткой:
а) соединенный в треугольник
б) соединенный в звезду
Форма I
Форма II
Форма III
Форма IV
Y
Ротор (общее обозначение)
81
Окончание табл. П5.1
Ротор с распределенной обмоткой
трехфазной, соединенной в звезду:
Y
Автотрансформатор однофазный с ферромагнитным сердечником
Трансформатор тока с одной вторичной
обмоткой
Трансформатор
тельный
напряжения
измери-
82
Обозначения условные графические в схемах
Приборы электроизмерительные (из ГОСТ 2.729-68)
Обозначения электроизмерительных приборов
Таблица П5.2
Прибор измерительный:
а) показывающий
б) регистрирующий
в) интегрирующий
(например, счетчик)
Для указания назначения прибора в его обозначение вписывают буквенные обозначения единиц измерения или измеряемых величин, например:
амперметр
вольтметр
вольтамперметр
ваттметр
варметр
микроамперметр
миллиамперметр
милливольтметр
омметр
мегомметр
частотомер
фазометр:
измеряющий сдвиг фаз
измеряющий коэффициент мощности
счетчик ватт-часов
счетчик вольт-ампер-часов реактивный
Гальванометр
Синхроноскоп
ПРИМЕЧАНИЯ:
При изображении обмоток измерительных приборов разнесенным способом используют следующие обозначения:
а) обмотка токовая
83
A
Y
VA
W
var
μA
mA
mV
Ω
мΩ
НZ
φ
сos φ
Wh
var h
Окончание табл. П5.2
б) обмотка напряжения
В схемах измерительных приборов, отражающих
взаимное расположение обмоток, изображения
измерительных механизмов должны строиться
на основе следующих обозначений:
а) обмотка токовая
б) обмотка напряжения
Например, механизм измерительный:
амперметра однообмоточного
вольтметра однообмоточного
ваттметра однообмоточного
ваттметра трехфазного одноэлементного
логометра двухрамочного (например, омметра)
логометра двухрамочного электродинамического
(например, фазометра однофазного)
логометра трехобмоточного (например, фазометра трехфазного с двумя токовыми обмотками)
84
Единая система конструкторской документации,
обозначения условные графические в схемах.
Резисторы, конденсаторы (из ГОСТ 2.728-74)
Таблица П5.3
Резистор постоянный
Резистор постоянный с дополнительными
отводами:
а) одним симметричным
б) одним несимметричным
в) с двумя
ПРИМЕЧАНИЕ:
Если резистор имеет более двух дополнительных отводов, то допускается длинную
сторону сообщения увеличивать, например, резистор с шестью дополнительными
отводами
Шунт измерительный
Резистор переменный
а) с линейным регулированием
б) с нелинейным регулированием
Элемент нагревательный
Варистор
U
Конденсатор постоянной емкости
Конденсатор электролитический:
а) полярный
85
Окончание табл. П5.3
б) неполярный
Конденсатор переменной емкости
Конденсатор построечный
Вариконд
U
4
Резистор постоянный
10
Резистор переменный
45 0
1,5
Конденсатор постоянной емкости
8
Конденсатор электролитический
1,5
1,5
1,5
Конденсатор переменной емкости
45 0
45 0
RIO...12
86
Обозначения условные графические в схемах
Приборы полупроводниковые
(из ГОСТ 2.730-73)
Таблица П5.4
Диод
Стабилитрон:
а) односторонний
б) двусторонний
Варикап
Двунаправленный диод
Диодный тиристор (динистор)
Триодный незапираемый
управлением по аноду
тиристор
с
Триодный незапираемый
управлением по катоду
тиристор
с
Транзистор типа р-п-р
Транзистор типа п-р-п с коллектором,
электрически соединенным с корпусом
ПРИМЕЧАНИЕ:
Для упрощения графики схемы допускается:
а) выполнять обозначения транзисторов в
зеркальном отображении, например:
б) выполнять обозначения без окружности
(или овала), за исключением случаев, подобных п. 3, например:
или
в) проводить линию электрической связи
от эммитера или коллектора в одном из
двух направлений: перпендикулярно или
параллельно вывода базы
Фоторезистор
или
или
87
Окончание табл. П5.4
Фотодиод
Однофазная мостовая выпрямительная
схема:
а) развернутое изображение
Пример применения условного графического обозначения на схеме
~
Трехфазная
схема
мостовая
выпрямительная
88

Размеры условных графических обозначений
полупроводниковых приборов
Таблица П5.5
Диод
a56
60 0
b45
a
c 56
d 1,5 2
b
R56
Динистор
b/2
Триодный и тетродный тиристоры
30 0
b
b
1, 5
30 0
3
Светодиод
45 0
2R
Туннельный диод
d
Транзистор
а) типа р-n-р
A/2
А
60 0
A
D
89
D 12 14
A 9 11
d 2,5 3,5
b 3 4
A  3 / 4D
Обозначения условно-графические в схемах
Устройства коммутационные и контактные
соединения (из ГОСТ 2.755-74)
Таблица П5.6
Контакт коммутационного устройства
(общее обозначение)
а) замыкающий
б) размыкающий
в) переключающий
Контакт замыкающий с замедлителем, действующим:
а) при срабатывании
б) при возврате
в) при срабатывании и возврате
Контакт, размыкающий с замедлителем, действующим:
а) при срабатывании
б) при возврате
в) при срабатывании и возврате
Контакт без самовозврата:
а) замыкающий
б) размыкающий
90
Продолжение табл. П5.6
Контакт с самовозвратом:
а) замыкающий
б) размыкающий
Контакт для коммутации сильноточной цепи:
а) замыкающий
б) размыкающий
в) замыкающий дугогасительный
Контакт разъединителя
Выключатель:
а) однополюсный
б) многополюсный, например, трехполюсный
Выключатель трехполюсный с автоматическим
возвратом
Выключатель путевой:
а) однополюсный
б) многополюсный, например, трехполюсный
91
однолинейное
многолинейное
Продолжение табл. П5.6
Переключатель однополюсный
Переключатель
трехполюсный
многополюсный,
например,
Выключатель кнопочный нажимной:
с замыкающим контактом
с размыкающим контактом
Лампа накаливания осветительная и сигнальная
(общее обозначение)
ПРИМЕЧАНИЕ:
Если необходимо указать цвет лампы, допускается использовать следующие обозначения:
С2 – красный; С4 – желтый; С5 – зеленый; С6 –
синий; С9 – белый
Колодка с разборными контактами
1
2
3
4
Колодка с разборными и неразборными контактами
1
2
3
4
300
6
Контакт коммутационного устройства:
замыкающий
переключающий
6
5
92
300
5
Окончание табл. П5.6
1, 5
переключающий без размыкания цепи
замыкающий без самовозврата
6
2
замыкающий с самовозвратом
5
600
2
замыкающий с замедлителем при срабатывании
1, 5
R 2, 5
900
Контакт контактного соединения:
разъемного соединения
900
7
2…3
2…3
разборного соединения
1,5…2
1, 5
Выключатель трехполюсный
6min
6min
Переключатель однополюсный
6
2
3
2
3 min 3 min 3 min
4
93
Приложение 6
Условные обозначения на шкалах приборов (из ГОСТ 23217-78)
Прибор магнитоэлектрический с
подвижной рамкой
Логометр магнитоэлектрический
Прибор электромагнитный
Логометр электромагнитный
Прибор электродинамический
Прибор ферродинамический
Прибор индукционный
Прибор электростатический
Прибор магнитоэлектрический с
выпрямителем (выпрямительный прибор)
Ток постоянный
Ток переменный (однофазный)
Ток постоянный и переменный
Ток трехфазный переменный
(общее обозначение)
Прибор применять при вертикальном
положении шкалы
Прибор применять при горизонтальном положении
шкалы
Класс точности прибора, например 1,5
Напряжение испытательное,
например 2 кВ
1, 5 1, 5 1, 5
2
Генераторный зажим
Зажим, соединенный с корпусом
Зажим для заземления
94
Содержание
Введение ………………………………………………………….………
Подготовка к лабораторным работам и порядок их выполнения ....…
Часть I. ПОСТОЯННЫЙ ТОК ……………………………....…….……
Лабораторная работа № 1. Измерение потенциалов точек электрической цепи ……………………………………….....……………………..
1. Цель работы....................................................................................
2. Теоретические сведения и методические указания....................
3. Рабочее задание..............................................................................
4. Содержание отчета........................................................................
5. Вопросы для самопроверки...........................................................
Список рекомендуемой литературы.................................................
Лабораторная работа № 2. Последовательное, параллельное и смешанное соединение приемников …………………….........……………
1. Цель работы....................................................................................
2. Теоретические сведения и методические указания....................
3. Рабочее задание..............................................................................
4. Содержание отчета........................................................................
5. Вопросы для самопроверки...........................................................
Список рекомендуемой литературы.................................................
Лабораторная работа № 3. Опытная проверка принципа наложения...
1. Цель работы....................................................................................
2. Теоретические сведения и методические указания....................
3. Рабочее задание..............................................................................
4. Содержание отчета........................................................................
5. Вопросы для самопроверки...........................................................
Список рекомендуемой литературы.................................................
Часть II. ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК ……………………………………..
Лабораторная работа № 4. Исследование цепи переменного тока с
последовательным соединением активного и индуктивного сопротивлений …………………………………….......……………………….
1. Цель работы....................................................................................
2. Теоретические сведения и методические указания....................
3. Рабочее задание..............................................................................
4. Содержание отчета........................................................................
5. Вопросы для самопроверки...........................................................
Список рекомендуемой литературы.................................................
Лабораторная работа № 5. Исследование неразветвленной цепи переменного тока с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями …………………………….....................…………………………
1. Цель работы....................................................................................
95
3
4
12
12
12
12
15
16
16
17
18
18
18
21
23
23
24
25
25
25
26
27
28
28
29
29
29
29
31
33
33
33
34
34
2. Теоретические сведения и методические указания....................
3. Рабочее задание..............................................................................
4. Содержание отчета........................................................................
5. Вопросы для самопроверки...........................................................
Список рекомендуемой литературы.................................................
Лабораторная работа № 6. Исследование разветвленной цепи переменного тока с индуктивным и емкостным сопротивлением ..........…
1. Цель работы....................................................................................
2. Теоретические сведения и методические указания....................
3. Рабочее задание..............................................................................
4. Содержание отчета........................................................................
5. Вопросы для самопроверки...........................................................
Список рекомендуемой литературы.................................................
Лабораторная работа № 7. Исследование трехфазной цепи при соединении приемников звездой ………………….....…………………..
1. Цель работы....................................................................................
2. Теоретические сведения и методические указания....................
3. Рабочее задание..............................................................................
4. Содержание отчета........................................................................
5. Вопросы для самопроверки...........................................................
Список рекомендуемой литературы.................................................
Лабораторная работа № 8. Исследование трехфазной цепи при соединении приемников треугольником ………….....…...………………
1. Цель работы....................................................................................
2. Теоретические сведения и методические указания....................
3. Рабочее задание..............................................................................
4. Содержание отчета........................................................................
5. Вопросы для самопроверки...........................................................
Список рекомендуемой литературы.................................................
Приложение 1. Образец отчета.................................................................
Приложение 2. Единицы физических величин (из ГОСТ 8.417- 81).....
Приложение 3. Выписки из ГОСТ 1494-77. Электротехника. Буквенные обозначения основных величин........................................................
Приложение 4. Обозначения буквенно-цифровые в электрических
схемах (из ГОСТ 2.710-81)........................................................................
Приложение 5. Единая система конструкторской документации,
обозначения условные графические в схемах. Машины электрические (из ГОСТ 2.722-68)............................................................................
Приложение 6. Условные обозначения на шкалах приборов (из
ГОСТ 23217-78)..........................................................................................
96
34
38
39
39
39
40
40
40
43
44
44
44
45
45
45
51
53
53
54
55
55
55
57
59
59
60
61
66
73
76
80
93
Анатолий Григорьевич Сошинов
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Лабораторный практикум
Под редакцией автора
Темплан 2007 г., поз. № 23.
Лицензия ИД № 04790 от 18 мая 2001 г.
Подписано в печать 05.04. 2007 г. Формат 60×84 1/16.
Бумага листовая. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 6,0. Усл. авт. л. 5,81.
Тираж 100 экз. Заказ №
Волгоградский государственный технический университет
400131 Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28.
РПК «Политехник»
Волгоградского государственного технического университета
400131 Волгоград, ул. Советская, 35.
97