Материал: 5, 24, 30, 37

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

Кафедра «Теоретические основы электротехники»

Учебное пособие

Экспериментальное исследование электрических цепей

по дисциплине

«Электротехника и электроника»

Санкт-Петербург

2017

2

УДК 621.3

ББК: З2 я7; З21 я7

Учебное пособие предназначено для студентов и специалистов, изучающих электротехнику. Учебное пособие будет полезно студентам, проходящим подготовку по специализации «Подвижной состав железных дорог» для всех форм обучения, а также для бакалавров по профилю: «Приборостроение»; по дисциплине «Теоретические основы электротехники» для специалистов по специализации «Системы обеспечения движения поездов»; по дисциплине «Теория электрических цепей» для специалистов по профилю

4. ИССЛЕДОВАНИЕ КАТУШКИ С РАЗОМКНУТЫМ СЕРДЕЧНИКОМ

30

4

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

ПОСТОЯННОГО ТОКА МЕТОДОМ НАЛОЖЕНИЯ

Цель работы — опытная проверка принципа наложения и метода наложения на примере электрической цепи постоянного тока;

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Перед выполнением лабораторной работы следует изучить материал [1, 2,

3].

Одним из свойств любой по физической природе линейной системы является независимость действия сил. Согласно этому принципу результирующее действие на систему одновременно нескольких сил можно рассматривать как геометрическую сумму действий, вызываемых каждой силой в отдельности.

В частности, ток любой ветви линейной электрической цепи, вызванный действующими в цепи источниками, может быть представлен как алгебраическая сумма составляющих, обусловленных действием каждого из источников в отдельности.

Принцип независимого действия источников в линейных электрических цепях положен в основу расчета цепей методом наложения (суперпозиции). Сущность метода состоит в следующем.

Рассматривают действие на цепь одного источника электродвижущей силы (ЭДС) или источника тока. Все остальные источники заменяют их внутренними сопротивлениями или проводимостями. При этом идеальные источники ЭДС заменяют коротким замыканием между точками их включения, источники тока размыкают.

Полученную таким образом цепь, содержащую один источник, рассчитывают методом эквивалентных схем, определяют величину и направление тока в каждой ветви. Затем производят подобный расчет цепи, содержащей только один следующий источник, и т.д. Полученные в результате расчетов токи в каждой ветви алгебраически (с учетом направления) суммируют и таким образом получают искомые токи.

2. Экспериментальное исследование принципа наложения на примере одной из электрических цепей, изображенных на рис.2. Схема для исследования задается преподавателем.

3. Расчет цепи методом наложения.

5

Пункты 1 и 2 данной работы выполняются в лаборатории. Пункт 3 оформляется самостоятельно в виде отчета.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Прежде чем приступить исследованию одной из схем (рис. 2-3), необходимо произвести измерение внутренних сопротивлений источников — (rвн1 и rвн2). С этой целью собирают электрическую цепь по схеме, изображенной на рис.1.

K A

Рис. 1: Схема для определения внутреннего сопротивления источника

При разомкнутом ключе К вольтметром V измеряют ЭДС источника E. Затем ключ замыкают. В этом случае показание вольтметра будет меньше соответствующей ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника

U = E - I∙rвн, (1)

где U – падение напряжения на внутреннем электрическом сопротивлении источника, В;

Е – величина ЭДС источника, В; I– сила тока в цепи, А;

rвн – внутреннее электрическое сопротивление источника, Ом.

Эксперимент повторяют при трех различных значениях силы тока (например, 0,5 А, 1 А и 1,5 А). Для задания величины силы тока изменяют величину нагрузочного сопротивления R. Экспериментальные данные заносят в табл. 1. По данным измерений определяют rвн

За внутреннее сопротивление принимают среднее арифметическое значение.