Лабораторные работы по электротехнике и электронике

 
Лабораторные работы по электротехнике
Электрические цепи постоянного тока
ТРЕХФАЗНЫЕ ЦЕПИ
СОЕДИНЕНИЕ НАГРУЗКИ ТРЕУГОЛЬНИКОМ
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ
ИССЛЕДОВАНИЕ КАТУШКИ
ИССЛЕДОВАНИЕ УТРОИТЕЛЯ ЧАСТОТЫ
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
ИССЛЕДОВАНИЕ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ
ЧАСТИЧНЫЕ ЕМКОСТИ В СИСТЕМЕ ПРОВОДНИКОВ
ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Исследование характеристик источника
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
ИССЛЕДОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСА
Исследование однофазного трансформатора
Исследование трехфазного асинхронного двигателя
Исследование синхронных микродвигателей
Исследование исполнительного двигателя постоянного тока
ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ
Резонанс токов
ПОВЫШЕНИЕ  КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕНЕРАТОРАХ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ХОЛОСТОГО ХОДА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
RLC элементы
Трансформатор
Катушка индуктивности
Квазистационарные процессы
Биполярные транзисторы
Каскады на биполярных транзисторах
Дифференциальный усилитель
Полевые транзисторы
Операционные усилители
Практические задания
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СДВИГА ФАЗ

Лабораторная работа 19

ИССЛЕДОВАНИЕ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА

Цель работы - определение коэффициентов пассивного четырехполюс­ника по результатам опытов холостого хода и короткого замыкания, расчет его характеристических параметров, построение и эксперименталь­ная проверка круговой диаграммы четырехполюсника при активной нагрузке.

1. Пояснения к работе

Четырехполюсником называется часть электрической цепи, имеющая два входных (1-1') и два выходных (2-2') зажима (рис. 19.1).

Основные уравнения четырехполюсника, связывающие напряжения и токи на выходе и входе при любой нагрузке, записываются в таком виде (форма А):

 (1.1)

 (1.2)

Здесь коэффициенты А, В, С и D являются в общем случае комплексными числами и связаны между собой соотношением:

 (1.3)

Коэффициенты четырехполюсника можно вычислить по его входным сопротивлениям, определяемым в режимах холостого хода и короткого замыкания. Вычисление коэффициентов производится по формулам:

 (1.4)

где  - комплекс входного сопротивления четырехполюсника в режиме холостого хода при питании его со стороны входных зажимов (рис. 19.2).

При этом

 - комплекс входного сопротивления в режиме короткого замыкания четырехполюсника при питании его со стороны входных зажимов, причем

 - комплекс входного сопротивления четырехполюсника в режиме короткого замыкания при питании его со стороны выходных зажимов.

В свою очередь,


Таким образом, по данным опыта холостого хода и двум опытам короткого замыкания могут быть найдены комплексы входных сопротивлений четырехполюсника Z1Х, Z1К и Z2К , а по ним вычислены коэф­фициенты А, В, С и D.

Так как пассивный четырехполюсник характеризуется тремя независимыми коэффициентами, его можно заменить трехэлементной эквивалентной схемой. Основными эквивалентными схемами четырехполюсника являются Т-образная и П-образная схемы (рис. 19.3 а, б).


Связь между параметрами этих схем и коэффициентами четырехполюсника выражается соотношениями:

для Т-образной схемы

; (1.5)

для П-образной схемы

 (1.6)

Характеристические параметры четырехполюсника могут быть рассчитаны по его коэффициентам

 (1.7)

или по опытам холостого хода и короткого замыкания

 (1.8)

Исследуемый четырехполюсник собирается в виде сложной цепи, состоящей из катушек индуктивности, резисторов и емкостей (схему см. на панели рабочего стола).

Четырехполюсник нагружается активным сопротивлением (проволочные реостаты). Для определения характера сдвига фаз между входными током и напряжением (положительный или отрицательный) в схему включается фазометр.

2. Порядок выполнения работы

2.1. Определить коэффициенты и параметры четырехполюсника.

2.1.1. Собрать схему рис. 19.2 и выполнить опыт холостого хода четырехполюсника (табл. 19.1).

2.1.2. В схеме рис. 19.2 вольтметр V2 заменить амперметром A2, и выполнить опыт короткого замыкания (табл. 19.1).

2.1.3. При том же напряжении питания U1 выполнить опыт обратного короткого замыкания, для чего в схеме опыта короткого замыкания зажи­мы 1‑1' и 2-2' поменять местами (табл. 19.1).

2.1.4. В предыдущей схеме (п.2.1.3) амперметр A2 заменить на вольт­метр V2 и выполнить опыт обратного холостого хода.

2.1.5. По опытным данным определить параметры четырехполюсника при холостом ходе и коротком замыкании.

Результаты измерений и вычислений занести в табл. 19.1.

2.1.6. Убедиться в справедливости соотношения

2.1.7. По найденным в п.2.1.5 значениям комплексных сопротивлений  и Z2K вычислить коэффициенты четырехполюсника А, В, С и D и по ним определить параметры Т-образной и П-образной схем замещения.

2.1.8. Рассчитать характеристические параметры четырехполюсника Z1C, Z2C и Г.

2.2. Экспериментально исследовать характеристики четырехполюсника.

2.2.1. Восстановить схему прямого питания четырехполюсника и нагрузить его проволочным реостатом. Для измерения выходного напряжения U2 и выходного тока I2 включить соответствующие приборы.

2.2.2. Произвести экспериментальное исследование четырехполюсника, равномерно изменяя сопротивление нагрузки rH при неизменном входном напряжении U1.

Вычислить для каждого значения нагрузки выходную мощность , коэффициент мощности  и коэффициент полезного действия .

Результаты измерений и вычислений занести в табл. 19.2.

2.2.3. По данным табл. 19.2 в одной и той же системе координат построить зависимости  и  от тока I2.

3. Вопросы для самопроверки

3.1. Что называется четырехполюсником?

3.2. Напишите основные уравнения четырехполюсника.

3.3. Как определяются коэффициенты четырехполюсника экспериментально?

3.4. Как связаны между собой коэффициенты четырехполюсника?

3.5. Как можно определить параметры Т-, П-образных схем четырехполюсника, если известны его коэффициенты?

3.6. Как определяется знак угла сдвига фаз между входными напря­жением и током в опытах холостого хода и короткого замыкания?

3.7. Как рассчитываются характеристические параметры четырехполюсника?

Методика решения задач