• Ешқандай Нәтиже Табылған Жоқ

libr.aues.kz

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2024

Share "libr.aues.kz"

Copied!
79
0
0

Толық мәтін

(1)

Коммерциялық емес акционерлік

қоғам

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

5B074600–Ғарыштық техника және технологиялар, 5В071600 – Аспап жасау мамандықтары үшін зертханалық жұмыстарды орындауға арналған

әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар

Алматы 2018

АЛМАТЫ

ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС

УНИВЕРСИТЕТІ

Электротехника кафедрасы

(2)

Құрастырушылар: А. С. Баймаганов, Е. Х. Зуслина., А.Т. Аршабекова.

Электротехника. 5B074600–Ғарыштық техника және технологиялар, 5В071600 – Аспап жасау мамандықтары үшін зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар.- Алматы:

АЭжБУ, 2018.- 79 б.

Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар: тұрақты токтың электр тізбектері, бірфазалы синусоидалы ток тізбектері, электр тізбектеріндегі токтар мен кернеулер резонансы, үшфазалы электр тізбектері, электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдер, трансформаторлар, тұрақты және үшфазалы айнымалы токтың электр машиналары бөлімдері бойынша 14 зертханалық жұмыстардан құралған.

Әр зертханалық жұмыс келесі бөлімдерден тұрады: жұмыстың мақсаты, жұмысқа дайындық, жұмысты орындау тапсырмалары, тәжірибелерді орындау бойынша және шыққан нәтижелерді талдау бойынша әдістемелік нұсқаулар, орындалған жұмыс бойынша қорытындылар.

Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар 5B074600–Ғарыштық техника және технологиялар мамандығының және 5В071600 – Аспап жасау мамандығының

«Электротехника» негізгі пәнінің жұмыстық бағдарламасына сәйкес келеді.

Сур. 41, кесте 47, әдеб.көр. – 10 атау.

Пікір беруші: доцент Б.К. Курпенов

«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамның 2018 жылғы жоспары бойынша басылады.

(3)

Кіріспе

Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар 5B074600–Ғарыштық техника және технологиялар және 5В071600 – Аспап жасау мамандықтары үшін «Электротехника» пәні бойынша әдістемелік әдебиеттер кешенінің құраушы бөлігі болып табылады.

Мамандарды дайындау сапасын арттыру үшін, студенттердің творчествалық ой деңгейін және инженерлік икемділігін қалыптастыруда зертханалық сабақтар маңызды орын алады. Зертханалық жұмыстар тұрақты токтың электр тізбектерін, бірфазалы синусоидалы ток тізбектерін, электр тізбектеріндегі токтар мен кернеулер резонансын, үшфазалы электр тізбектерін, электр тізбектеріндегі өтпелі кезеңдерді, трансформаторларды, тұрақты және үшфазалы айнымалы токтың электр машиналарын зерттеу бойынша эксперименталды және есептік жұмыстардың кешені болып табылады. Барлық зертханалық жұмыстар, берілген тақырып дәрісте өткеннен кейін орындалады.

Электротехника кафедрасындағы зертханалық сабақтар «УИЛС»

универсалды оқу- зерттеуші зертханалық және электротехника бойынша зертханалық стендтерінде орындалады.

«УИЛС» стенді жинақтау өрісінде сұлбалар жиналатын активті және пассивті блоктар корпустарынан құралған, басқарушы бекітілген үстел болып табылады. Стенд құрамына жинақтаушы элементтер және жалғаушы сымдар кіреді.

Қорек көздері тұрақты кернеу блогынан (ТКБ), айнымалы кернеу блогынан (АКуБ), үшфазалы кернеу блогынан (ҮКБ) құралған активті блоктар корпусы болып табылады. Пассивті блоктар корпусына айнымалы кедергі блогы (АКБ), айнымалы индуктивтілік блогы (АИБ), айнымалы сыйымдылық блогы (АСБ) кіреді.

ТКБ құрамы:

- 0 мен 25 В аралығындағы кернеуі бар реттелмелі тұрақты кернеу көзі;

- кернеуі 20 В тең реттелмейтін тұрақты кернеу көзі;

- өтпелі кезеңдерді зерттеу үшін қолданылатын «электронды кілт».

Кернеу көзінің екеуі де қысқа тұйықталу және асқын жүктелуден қорғау сұлбасымен қамтамасыз етілген. Қорғаудың іске қосылу тогы Iкос 1.4A.

АКуБ синусоидалы, тіктөртбұрышты және үшбұрышты пішінді реттелмелі жиілігі бар бірфазалы айнымалы кернеу көзі болып табылады.

Сұлба қысқа тұйықталу және асқын жүктелуден электронды қорғаумен қамтамасыз етілген. Қорғаудың іске қосылу тогы Iкос I A.

ҮКБ өндірістік жиілікті үшфазалы кернеу көзі болып табылады. Барлық фазалар бір біріне электрлі тәуелді емес. Әрбір фаза қысқа тұйықталу және асқын жүктелуден электронды қорғаумен қамтамасыз етілген. Қорғаудың іске қосылу тогы Iкос I A.

(4)

АКБ үш реттелмейтін резисторлардан R1, R2, R3 және үш реттелмелі кедергілер R4 сұлбасынан құралған. R4 кедергісінің реттелуі арнайы реттегіштер көмегімен сатылы түрде орындалады.

АИБ үш реттелмейтін индуктивтілік орауыштарынан L1, L2, L3 және үш реттелмелі индуктивтіліктер L4 сұлбасынан құралған. L4 индуктивтілігінің реттелуі арнайы реттегіштер көмегімен сатылы түрде орындалады.

АСБ үш реттелмейтін конденсаторлардан С1, С2, С3 және үш реттелмелі сыйымдылықтыр С4 сұлбасынан құралған. С4 сыйымдылығының реттелуі арнайы реттегіштер көмегімен сатылы түрде орындалады.

Блоктардың беткі панелдерінде белгі беру бөліктері (индикаторлар, шамдар), басқару бөлімдері (реттегіштер тұтқалары, тумблерлар, түумелер) және өлшеуіш аспаптар орналасқан.

Жинақтаушы панель зерттелетін тізбектің элементтері болып табылатын жинақтау элементтерін (ЖЭ) қосу мен орнату үшін тағайындалған, белгілі бір тәсілмен жалғанған 67 жұп ұяшықтармен жасалған. ЖЭ пластмассалы қорапшалар түрінде жасалған, олардың ұштарында вилка орналасқан, ал ішінде электр тізбектерінің элементтері жапсырылған,

Активті блокты қосу үшін «СЕТЬ» тумблерын «ВКЛ» қалпына орнату керек, ол кезде «СЕТЬ» атты индикатор жанады.

ТКБ және АКуБ өлшеуіштік аспаптары реттелмелі кернеу көзінің тогы мен кернеу шамаларын бақылау үшін тағайындалған. Реттеу потенциометр көмегімен жүзеге асырылады.

АКуБ жиілігі реттегіш көмегімен сатылы түрде 1 кГц аралығымен және потенциометр көмегімен баяу реттеледі. «ЧАСТОТА ПЛАВНО» атты потенциометр ең шеткі оң жақта орналасса, онда шығыс кернеуінің жиілігі, сатылы реттеу реттегішінің көрсеткішінің шамасына 2% дәлдікпен сәйкес келеді.

ҮКБ әр фазасының шығысындағы кернеу шамасын реттегіштер көмегімен 1 мен 9 В және 0 мен 30 В аралығында сатылы түрде реттеуге болады.

Қысқа тұйықталу немесе асқын жүктеменің пайда болуы кезінде (сұлба дұрыс емес жиналғанда) блоктарда электронды қорғау іске қосылады, бұл кезде «ЗАЩИТА» атты индикатор жанады. Қысқа тұйықталудың пайда болу себебін жойғаннан кейін немесе жиналған сұлбадағы қателікті түзегеннен кейін «ЗАЩИТА» түймесін басып, блок сұлбасын жұмыс қалпына қайтару керек, бұл кезде индикатор өшеді.

Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар мен тапсырмалар 5B074600–Ғарыштық техника және технологиялар мамандығының және 5В071600 – Аспап жасау мамандығының

«Электротехника» негізгі пәнінің жұмыстық бағдарламасына сәйкес келеді.

(5)

1 Зертханалық жұмыс № 1. Тұрақты токтың тармақталмаған сызықты электр тізбегін зерттеу

Мақсаты: Ом заңын қолданып, тұрақты токтың тізбектерін тәжірибелік зерттеуден икемділік алу.

1.1 Жұмысқа дайындық

1.1.1 «Тұрақты токтың сызықты электр тізбектері» бөлімін қайталау.

Жазбаша түрде төмендегі сұрақтарға жауап беру және келесі тапсырмаларды орындау:

1.1.2 Электр тізбегінің сұлбасы үшін (1.1 сурет) Ом заңы бойынша өрнек жазу.

1.1.3 Кернеу көзінің ЭҚК мәнін тәжірибелік түрде қалай анықтауға болады?

1.1.4 Кернеу мен токтың белгілі мәндері бойынша резисторлардың кедергілері мен өткізгіштіктерін қалай анықтайды?

1.1.5 Берілген нұсқаға сәйкес (1.1 кесте) белгілі бір нүктенің потенциалын нөлге теңестіріп, сұлбаның (1.1 сурет) белгіленген нүктелерінің потенциалдарын анықтайтын өрнектерді жазу.

1.1.6 Берілген нұсқаға сәйкес (1.1 кесте) белгілі бір нүктенің потенциалын нөлге теңестіріп, сұлбаның (1.1 сурет) потенциалдық диаграммасы қалай құрылады?

1.1.7 Электр тізбегінің сұлбасын (1.1 сурет), 1.2 кестені және 1.3 кестені сызып қою.

1.2 Жұмысты орындау тапсырмалары

1.2.1 Электр тізбегін жинау (1.1 сурет), берілген нұсқаға сәйкес Е1, Е2

ЭҚК мәндерін (1.1 кесте) орнату.

1.2.2 Токтың, Е1 мен Е2 ЭҚК және резисторлардың кернеулерінің мәндерін өлшеп алу.

1.1 кесте

Нұсқа № 1 2 3 4 5 6

Е1, В 20 8 20 10 5 20

Е2, В 10 20 5 20 20 8

Нөлге тең потенциал φ1 φ2 φ8 φ4 φ5 φ6

(6)

1.1 сурет-Тұрақты токтың тармақталмаған электр тізбегі

1.2.3 Берілген нұсқаға сәйкес (1.1 кесте) белгілі бір нүктенің потенциалын нөлге теңестіріп, электр тізбегінің барлық нүктелерінің потенциалдарын анықтау. Нәтижелерді 1.3 кестеге енгізу.

1.2 кесте

I = ; E1 = ; E2 = .

Резистор R1 R2 R3 R4 R5 R6

Кернеу, В Кедергі, Ом Өткізгіштік, См

1.3 кесте

Потенциалдар 12345678

Теориялық есеп Тәжірибелік

1.3 Тәжірибе нәтижелерін өңдеу

1.3.1 Тәжірибелер нәтижелері бойынша берілген сұлба үшін (1.1 сурет) резисторлардың кедергілерін және өткізгіштіктерін есептеу.

1.3.2 Берілген сұлба үшін (1.1 сурет), кедергілер мен ЭҚК тәжірибелік мәндері бойынша Ом заңының өрнегімен токты есептеу, өлшеп алған токтың мәнімен салыстыру.

1.3.3 Берілген сұлба үшін (1.1 сурет), кедергілер, ЭҚК және п.1.3.2 есептелген токтың тәжірибелік мәндері бойынша, бір нүктенің потенциалын нөлге теңестіріп (берілген нұсқаға сәйкес), сұлбаның барлық нүктелерінің потенциалдарын анықтау. Потенциалдардың мәндерін кестедегі «Теориялық есеп» жолына жазу.

1.3.4 Берілген сұлба үшін (1.1 сурет) есептік және тәжірибелік мәндер бойынша потенциалдық диаграммалар құру, тәжірибелік диаграмма бойынша тізбектің тогын анықтау.

1.3.5 Тәжірибелік нәтижелерді теориялық есептеулермен салыстыру.

(7)

1.4 Әдістемелік нұсқаулар

1.4.1 Потенциалдық диаграмма шартты түрде потенциалы нөлге теңестірілген бір нүктеден бастап, тізбектегі потенциалдардың өзгеріс сызбасы болып табылады. Абцисса осі бойымен белгілі бір масштабпен тізбектің кедергілері, ал ордината осі бойымен сәйкесті нүктелерлің потенциалдары өлшенін алынады. Тармақталмаған тізбек үшін потенциалдық диаграмма бойынша ток келесі өрнекпен анықталады:

R mu tg

I m ,

мұндағы mu, mR, – сәйкесінше потенциалдар мен кедергілердің масштабтары;

tgα – потенциалдық диаграмманың түзуінің абцисса өсіне түсу бұрышының тангенсі.

1.5 Бақылау сұрақтары

1.5.1 Тұрақты ток дегеніміз не?

1.5.2 Тұрақты ток тізбектерінің элементтері.

1.5.3 Тұрақты ток тізбегі үшін Ом заңы 1.5.4 Потенциалдық диаграмма деген не?

1.5.5 Тармақтың өткізгіштігі қалай анықталады?

1.5.6 Тармақтың белгілі тогы мен кернеуі арқылы кедергіні қалай анықтайды?

1.5.7 Қандай тізбек тармақталмаған деп аталады?

1.5.8 Тізбектей жалғанған кедергілірдің жалпы кедергісі қалай анықталады?

2 Зертханалық жұмыс № 2. Тұрақты токтың тармақталған сызықты электр тізбегін зерттеу

Мақсаты: Кирхгоф заңдарын, контурлық токтар және түйіндік потенциалдар әдістерін пайдаланып, тұрақты токтың күрделі тармақталған тізбектерін тәжірибелік зерттеуден икемділік алу.

2.1 Жұмысқа дайындық

2.1.1 «Тұрақты токтың сызықты электр тізбектері. Кирхгоф заңдары, контурлық токтар әдісі, түйіндік потенциалдар әдісі» тақырыптарын оқып қайталау.

Жазбаша түрде төмендегі сұрақтарға жауап беру және келесі тапсырмаларды орындау:

(8)

2.1.2 Берілген нұсқаға сәйкес электр тізбегінің сұлбасы үшін (2.1 – 2.6 суреттер) Кирхгоф заңдары бойынша теңдеулер жазу.

2.1.3 Электр тізбегінің сұлбасы үшін (2.1 – 2.6 суреттер), №1 зертханалық жұмыста алынған (1 . 2 к е с т е ) R1R6 кедергілердің мәндерін және берілген нұсқаға сәйкес ЭҚК мәндерін (2.1 кесте) пайдаланып, контурлық токтар әдісі бойынша барлық токтарды анықтау. Есептеу нәтижелерін 2.2 кестеге «Теориялық есеп» жолына жазып алу.

2.1.4 Электр тізбегінің сұлбасы үшін (2.1 – 2.6 суреттер), №1 зертханалық жұмыста алынған (1 . 2 к е с т е ) R1R6 кедергілердің мәндерін және берілген нұсқаға сәйкес ЭҚК мәндерін (2.1 кесте) пайдаланып, түйіндік потенциалдар әдісі бойынша барлық токтарды және нұсқа бойынша (2.1 кесте) белгілі бір түйіннің потенциалын нөлге теңестіріп, сұлбаның қалған түйіндерінің потенциалдарын анықтау. Есептеу нәтижелерін 2.2 кестеге

«Теориялық есеп» жолына жазып алу.

2.1.3 Берілген нұсқаға сәйкес электр тізбегінің сұлбасын (2.1 – 2.6 суреттер) және 2.2 кестені сызу.

2.1 кесте

Нұсқа № 1 2 3 4 5 6

Сұлба № 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

Е1, В 20 10 20 15 8 20

Е2, В 10 20 15 20 18 12

Нөлге тең потенциал φ1 φ2 φ3 φ4 φ2 φ3

2.2 Жұмысты орындау тапсырмалары

2.2.1 Берілген нұсқаға сәйкес электр тізбегінің сұлбасын (2.1 – 2.6 суреттер) жинау.

2.2.2 Токтарды өлшеп алу және амперметрлердің көрсеткіштерін (тармақтардағы I1I6 токтарының мәндері) 2.2 кестенің «Тәжірибе» жолына жазу.

2.2.3 Потенциалдардың мәндерін өлшеп алу және вольтметрлер көрсеткіштерін 2.2 кестенің «Тәжірибе» жолына жазу. Нұсқаға сәйкес белгілі бір түйіннің потенциалын нөлге тең деп алу.

(9)

2.1 сурет

2.2 сурет

2.3 сурет

(10)

2.4 сурет

2.5 сурет

2.6 сурет

(11)

2.2 кесте

Зерттеу түрі Есептеу

әдісі φ1 φ2 φ3 φ4 I1 I2 I3 I4 I5 I6

Теориялық есеп КТӘ ТПӘ Тәжірибе

2.3 Тәжірибе нәтижелерін өңдеу

2.3.1 Кирхгоф заңдарының орындалуын тексеру.

2.3.2 Тәжірибеден алынған токтарды және потенциалдарды есептік мәндермен салыстыру (2.2 кесте).

Қателіктерді келесі өрнектермен анықтау:

. .

. .

100%; 100%.

теор тж теор тж

I

теор теор

I I

I

 

 

 

   

2.4 Әдістемелік нұсқаулар

Кирхгофтың бірінші заңы:

. 0

1

 

n K IK

Түйінге қарай бағытталған токтар «+» таңбасымен, түйіннен кері бағытталған токтар «-» таңбасымен алынады (немесе керісінше).

Кирхгофтың екінші заңы:

n

K K K

n

K

KI E

R

1 1

.

IK токтың оң бағыты контурдың айналу бағытымен сәйкес келсе, RKIK кернеуі «+» таңбамен, IK токтың оң бағыты контурдың айналу бағытына қарсы бағытталса, RKIK кернеуі «-» таңбамен жазылады. Контурдың айналу бағытымен бағыттас ЭҚК EK «+» таңбамен, ал контурдың айналу бағытына қарсы бағытталған ЭҚК EK «-» таңбамен жазылады.

Контурлық токтар әдісі. Контурлық токтар әдісі электр тізбегінің әрбір тәуелсіз контурына контурлық ток енгізілетініне негізделген. Электр тізбектің кез келген тармағымен кем дегенде бір контурлық ток өту керек. Контурлық токтарды анықтау үшін Кирхгофтың екінші заңы бойынша теңдеулер құрылады. Кез келген тармақтағы токты, осы тармақпен өтетін контурлық токтардың алгебралық қосындысы түрінде өрнектеуге болады. Контурлық токтардың теңдеулерін келесі түрде көрсетуге болады (үш тәуелсіз контур үшін):

(12)

11 11 12 22 13 33 11

21 11 22 22 23 33 22

31 11 32 22 33 33 33

, R I R I R I E R I R I R I E R I R I R I E

мұндағы Rppр контурының өзіндік кедергілері (р = 1, 2, 3), р контурындағы кедергілердің қосындысына тең;

Rpm = Rmpp мен m контурларының ортақ кедергісі, p мен m контурларының ортақ тармағының кедергісіне тең. Ортақ тармақ арқылы өтетін контурлық токтар бірдей бағытталса, ортақ кедергі «+» таңбамен, кері жағдайда «-» таңбамен жазылады;

Еppр контурының ЭҚК алгебралық қосындысына тең контурлық ЭҚК, олардың бағыттары контурлық тоққа бағыттас болса «+» таңбамен, контурлық токқа кері бағытталса «-» таңбамен жазылады.

Түйіндік потенциалдар әдісі. Түйіндік потенциалдар әдісінің мәні, электр тізбектің түйіндерін анықтауда, тармақтардағы токтар Ом заңы бойынша анықталады. Түйіндердің бірінің потенциалы нөлге теңестіріледі, қалған түйіндердің потенциалдарын анықтау үшін теңдеулер құрылады.

Мысалы төрт түйінді тізбек үшін, төртінші түйіннің потенциалын нөлге φ4 = 0 теңестіріп, қалған үш түйіннің потенциалдары үшін теңдеулер құрамыз:

11 1 12 2 13 3

1

21 1 22 2 23 3

2

31 1 32 2 33 3

3

,

g g g Eg

g g g Eg

g g g Eg

  

  

  

   

    



   



мұндағы gppp (р = 1, 2, 3) түйінінің өзіндік өткізгіштігі, p түйінінен тарайтын тармақтардың өткізгіштіктерінің қосындысына тең;

gpm = gmpр мен m түйіндер арасындағы ортақ (g12 = g21, g13 = g31, g23 = g32) өткізгіштіктер;

Eg – сәйкесті түйіннен тарайтын тармақтардың ЭҚК, сол тармақардың өткізгіштіктеріне көбейтінділерінің алгебралық қосындысы.

Eg көбейтіндісі сәйкесті ЭҚК түйінге қарай бағытталса «+» таңбамен, түйіннен кері бағытталса «-» таңбамен жазылады.

2.5 Бақылау сұрақтары

2.5.1 Қандай тізбек тармақталған деп аталады?

2.5.2 Кирхгофтың бірінші заңы.

2.5.3 Кирхгофтың екінші заңы.

2.5.4 Контурлық токтар мен тармақтардағы токтардың айырмашылығы.

(13)

2.5.5 Контурлық токтар әдісі.

2.5.6Түйіндік потенциалдар әдісі.

2.5.7 Электр тізбектеріндегі тармақ, түйін, контур ұғымдары.

2.5.8 Нөлге теңестірілген потенциалға қатысты қалған потенциалдарды анықтау.

3 Зертханалық жұмыс № 3. Беттестіру әдісі

Мақсаты: тұрақты токтың сызықты электр тізбегіндегі беттестіру әдісін тәжірибелік зерттеуден икемділік алу.

3.1 Жұмысқа дайындық

3.1.1 «Тұрақты токтың сызықты электр тізбектері. Беттестіру әдісі»

тақырыптарын оқып қайталау.

Жазбаша түрде төмендегі сұрақтарға жауап беру және келесі тапсырмаларды орындау:

3.1.2 Беттестіру әдісінің мәні неде? Қандай электр тізбектері үшін беттестіру әдісі қолданылады?

3.1.3 Электр тізбегі үшін (3.1 сурет) құрама токтарды анықтайтын сұлбаларды (3.2, 3.3 суреттер) салу және беттестіру әдісі бойынша токтарды есептейтін өрнектерді жазу.

3.1.4 Электр тізбегі үшін (3.1 сурет), берілген нұсқаға сәйкес (3.1 кесте) беттестіру әдісі бойынша токтарды есептеу. Есептеу нәтижелерін 3.2 кестеге

«Теориялық есеп» жолына жазу.

3.1.5 Беттестіру әдісін тәжірибелік зерттеу үшін сұлбаларды (3.1, 3.2, 3.3 суреттер) және 3.2 кестені сызу. Сұлбаларда теориялық есептеулердегідей токтардың оң бағыттарын белгілеу.

3.1 кесте

Нұсқа № 1 2 3 4 5 6

Е1, В 20 10 20 12 20 8

Е2, В 10 20 8 20 10 20

R1, Ом 100 150 200 150 150 75

R2, Ом 150 200 150 100 200 100

R3, Ом 50 100 100 75 50 50

(14)

3.2 кесте

Зерттеу түрі ЭҚК I1 I2 I3

Теориялық есеп

E1  0; Е2 = 0, 3.2 сұлба E1 = 0; Е2 0, 3.3 сұлба E1 0; Е2 0, 3.1 сұлба Тәжірибе

E1  0; Е2 = 0, 3.2 сұлба E1 = 0; Е2 0, 3.3 сұлба

E1 0; Е20, 3.1 сұлба Тәжірибелік берілгендер бойынша есеп

3.1 сурет

3.2 сурет 3.3 сурет

3.2 Жұмысты орындау тапсырмалары

3.2.1 Сұлба бойынша (3.2 сурет) электр тізбегін жинау.

3.2.2 Токтарды өлшеп (тармақтардағы I1, I2, I3 токтары) апмерметрлердің көрсеткіштерін 3.2 кестеге «Тәжірибе» жолына енгізу.

(15)

3.2.3 Сұлба бойынша (3.3 сурет) электр тізбегін жинау.

3.2.4 Токтарды өлшеп (тармақтардағы I1, I2, I3 токтары) апмерметрлердің көрсеткіштерін 3.2 кестеге «Тәжірибе» жолына енгізу.

3.2.5 Сұлба бойынша (3.1 сурет) электр тізбегін жинау.

3.2.6 Токтарды өлшеп (тармақтардағы I1, I2, I3 токтары) апмерметрлердің көрсеткіштерін 3.2 кестеге «Тәжірибе» жолына енгізу.

3.3 Тәжірибе нәтижелерін өңдеу

3.3.1 Беттестіру әдісінің орындалуын тексеру: ол үшін электр тізбектің (3.1 сурет) тармақтарындағы токтарды, сәйкесті тармақтардағы тәжірибелік токтарды (п.3.2.2 және п.3.2.4) қосу жолымен анықтау. Есептеу нәтижелерін 3.2 кестенің «Тәжірибелік берілгендер бойынша есеп» жолына жазу.

3.3.2 Тәжірибелік жолмен алынған, электр тізбегі тармақтарындағы токтарды, тәжірибелік берілгендер бойынша есептік токтармен (3.2 кесте) салыстыру.

Қателік келесі өрнекпен анықталады:

. .

.

100%.

есеп тж I

есеп

I I

  I

3.3.3 Тәжірибелік жолмен алынған электр тізбектеріндегі тармақтардағы токтарды (3.1, 3.2, 3.3 суреттер), теориялық есептелген токтармен (3.2 кесте) салыстыру.

3.4 Әдістемелік нұсқаулар

Беттестіру принципіне сәйкес, құрамында n ЭҚК және ток m көздері бар электр тізбегіндегі k -тармағының тогы, осы тармақта әрбір энергия көзімен жеке-жеке тудырылатын ток бөліктерінің алгебралық қосындысына тең:

     En k E

k E k

k I I I

I 1 2 ... . Бұл теңдеуді келесі түрде де көрсетуге болады:

.

2 ...

2 1

1 k kn n

k

k g E g E g E

I ,

мұндағы gknn-ші и k-ші тармақтардың өзара өткізгіштігі;

gkkk-ші тармақтың кірістік өткізгіштігі;

3.5 Бақылау сұрақтары

3.5.1 Беттестіру әдісінің мәні неде?

3.5.2 Қандай электр тізбектері үшін беттестіру әдісі қолданылады?

3.5.3 Электр тізбегі үшін (3.2 сурет) құрама токтарды анықтайтын өрнектерді жазу.

3.5.4 Электр тізбегі үшін (3.3 сурет) құрама токтарды анықтайтын

(16)

3.5.5 Электр тізбегі үшін (3.1 сурет) беттестіру әдісі бойынша токтарды есептеу.

3.5.6 Ториялық пен тәжірибелік токтар арасындағы қателік қалай анықталады?

3.5.7 Тармақтардың өзара өткізгіштігі деген не?

3.5.8 Тармақтың кірістік өткізгіштігі деген не?

4 Зертханалық жұмыс № 4. Бірфазалы синусоидалы токтың тармақталмаған электр тізбегін зерттеу

Мақсаты: айнымалы токтың тармақталмаған тізбектерін тәжірибелік зерттеу, векторлық диаграммалар құру.

4.1 Жұмысқа дайындық

4.1.1 «Бірфазалы синусоидалы токтың сызықты электр тізбектері»

тақырыбын оқып қайталау

Жазбаша түрде төмендегі сұрақтарға жауап беру және келесі тапсырмаларды орындау:

4.1.2 Берілген сұлбалар үшін (4.1 - 4.3 суреттер) комплексті түрде Ом заңы мен Кирхгоф заңдарының өрнектерін жазу.

4.1.4 Синусоидалы электрлі шамалардың (ток, кернеу, ЭҚК) әсерлік мәні деген не?

4.1.5 Берілген сұлба үшін (4.1 сурет) өз нұсқаңыздың мәндері бойынша (4.1 кесте) келесі тапсырмаларды орындау:

- индуктивті кедергіні XL, толық кедергіні Z, тізбек кірісіндегі кернеу мен ток арасындағы фазалар жылжуының бұрышын φ, қуат коэффициентін cosφ есептеу, нәтижелерін 4.2 кестеге «Теориялық есеп» жолына жазу;

- тізбектің тогының және әр элементтегі кернеудің комплексті мәндерін есептеу, ток пен кернеулердің әсерлік мәндерін 4.2 кестеге «Теориялық есеп»

жолына жазу;

- активті, реактивті және толық қуатты есептеу, нәтижелерін 4.2 кестеге

«Теориялық есеп» жолына жазу.

4.1.6 Есептеу нәтижелері бойынша ток пен кернеулердің векторлық диаграммаларын құру, кедергілер мен қуаттардың үшбұрышын салу.

4.1.7 Берілген сұлба үшін (4.2 сурет) өз нұсқаңыздың мәндері бойынша (4.1 кесте) келесі тапсырмаларды орындау:

- сыйымдылықтық кедергіні XС, толық кедергіні Z, тізбек кірісіндегі кернеу мен ток арасындағы фазалар жылжуының бұрышын φ, қуат коэффициентін cosφ есептеу, нәтижелерін 4.3 кестеге «Теориялық есеп»

жолына жазу;

- тізбектің тогының және әр элементтегі кернеудің комплексті мәндерін есептеу, ток пен кернеулердің әсерлік мәндерін 4.3 кестеге «Теориялық есеп»

(17)

- активті, реактивті және толық қуатты есептеу, нәтижелерін 4.3 кестеге

«Теориялық есеп» жолына жазу.

4.1.8 Есептеу нәтижелері бойынша ток пен кернеулердің векторлық диаграммаларын құру, кедергілер мен қуаттардың үшбұрышын салу.

4.1.9 Берілген сұлба үшін (4.3 сурет) өз нұсқаңыздың мәндері бойынша (4.1 кесте) келесі тапсырмаларды орындау:

- толық кедергіні Z, тізбек кірісіндегі кернеу мен ток арасындағы фазалар жылжуының бұрышын φ, қуат коэффициентін cosφ есептеу, нәтижелерін 4.4 кестеге «Теориялық есеп» жолына жазу;

- тізбектің тогының және әр элементтегі кернеудің комплексті мәндерін есептеу, ток пен кернеулердің әсерлік мәндерін 4.4 кестеге «Теориялық есеп»

жолына жазу;

- активті, реактивті және толық қуатты есептеу, нәтижелерін 4.4 кестеге

«Теориялық есеп» жолына жазу.

4.1.10 Есептеу нәтижелері бойынша ток пен кернеулердің векторлық диаграммаларын құру, кедергілер мен қуаттардың үшбұрышын салу.

4.1.11 Сұлбаларды (4.1, 4.2, 4.3 суреттер) және 4.2, 4.3, 4.4 кестелерді сызу.

4.2 Жұмысты орындау тапсырмалары

4.2.1 Сұлба бойынша электр тізбегін жинау (4.1 сурет), берілген нұсқаға сәйкес (4.1 кесте) тізбек параметрлерін орнату. Токты, тізбек кірісіндегі және әр элементтегі кернеуді, активті қуатты және қуат коэффициентін cosφ өлшеп алу. Өлшеу нәтижелерін 4.2 кестеге «Тәжірибе» жолына жазу;

4.2.2 Сұлба бойынша электр тізбегін жинау (4.2 сурет), берілген нұсқаға сәйкес (4.1 кесте) тізбек параметрлерін орнату. Токты, тізбек кірісіндегі және әр элементтегі кернеуді, активті қуатты және қуат коэффициентін cosφ өлшеп алу. Өлшеу нәтижелерін 4.3 кестеге «Тәжірибе» жолына жазу;

4.2.3 Сұлба бойынша электр тізбегін жинау (4.3 сурет), берілген нұсқаға сәйкес (4.1 кесте) тізбек параметрлерін орнату. Токты, тізбек кірісіндегі және әр элементтегі кернеуді, активті қуатты және қуат коэффициентін cosφ өлшеп алу. Өлшеу нәтижелерін 4.4 кестеге «Тәжірибе» жолына жазу;

4.1 кесте

Нұсқа 1 2 3 4 5 6

R, Ом С, мкФ

100 3

50 2

80 5

50 7

70 6

100 8 L, мГн

f, Гц U, В

20 400

3

30 450

3

25 350

3

50 300

3

35 400

3

40 450

3

(18)

4.1 сурет- Тізбектей жалғанған R, L элементтерінің тізбегі.

4.2 сурет- Тізбектей жалғанған R, С элементтерінің тізбегі.

4.3 сурет- Тізбектей жалғанған R, L, С элементтерінің тізбегі.

4.2 кесте

Зерттеу түрі U, B

f, Гц

ХL, Ом

Z, Ом

UR, B

UL, B

I,

мA cosφ P, Вт

Q, ВАр

S, ВА Теориялық

есеп Тәжірибе

(19)

4.3 кесте

Зерттеу түрі U, B

f, Гц

ХС, Ом

Z, Ом

UR, B

UС, B

I,

мA cosφ P, Вт

Q, ВАр

S, ВА Теориялық

есеп Тәжірибе

4.4 кесте Зерттеу түрі U,

B f, Гц ХL

Ом ХC, Ом

Z, Ом

UR, B

UL В

UС, B

I, мA

cos φ

P, Вт Q,

ВАр S, ВА Теориялық

есеп Тәжірибе

4.3 Тәжірибе нәтижелерін өңдеу

4.3.1 Берілген сұлбалар үшін (4.1÷4.3 суреттер) тәжірибе нәтижелері бойынша токтар мен кернеулердің масштабпен векторлық диаграммаларын құру.

4.3.2 Берілген сұлбалар үшін (4.1÷4.3 суреттер) тәжірбе нәтижелері бойынша активті кедергіні R, реактивті кедергілерді ХС, ХL, толық кедергіні Z есептеу. Есептеу нәтижелерін 4.2, 4.3, 4.4 кестелерге «Тәжірибе» жолына жазу. Масштаб сақтай отырып, сұлбалар үшін (4.1÷4.3 суреттер) кедергілер үшбұрыштарын салу.

4.3.3 Берілген сұлбалар үшін (4.1÷4.3 суреттер) тәжірбе нәтижелері бойынша реактивті Q және толық S қуаттарды есептеу. Есептеу нәтижелерін 4.2, 4.3, 4.4 кестелерге «Тәжірибе» жолына жазу.

4.3.4 Р, Q және S қуаттарды байланыстыратын сәйкестіктерді тексеру.

Масштаб сақтай отырып, сұлбалар үшін (4.1÷4.3 суреттер) қуаттар үшбұрыштарын салу.

4.3.5 Берілген сұлбалар үшін (4.1÷4.3 суреттер) тәжірбе нәтижелері бойынша Кирхгофтың екінші заңының орындалуын тексеру.

4.4 Әдістемелік нұсқаулар

RL – тізбегі үшін (4.1 сурет) ток пен кернеулердің векторлық диаграммасын құру ретін қарастыраық:

1) Ток бойынша масштаб қабылданады және ток векторы İ сызылады.

2) Кернеу бойынша масштаб қабылданады, содан кейін тізбек элементтеріндегі кернеулер векторлары сызылады:

(20)

а) активті кедергідегі кернеу векторы ток векторымен İ бағыттас сызылады, өйткені U̇R кернеуі İ токпен фаза бойынша сәйкес келеді;

ә) индуктивтіліктегі кернеу векторы U̇L сағат тіліне қарсы, ток векторына π/2 бұрышпен салынады, өйткені U̇L кернеуі İ ток векторынан π/2 бұрышқа озып тұрады.

RL – тізбегі үшін ток пен кернеулердің векторлық диаграммасы 4.4 а суретінде көрсетілген. Векторлық диаграммада (4.4, а сурет) φ бұрышы кернеу мен токтың бастапқы фазаларының айырмасына тең φ = ψu - ψi, ток векторынан бастап кернеу векторына қарай өлшенеді. φ>0, өйткені RL – тізбегінің кірісіндегі кернеу фаза бойынша токтан озады.

Қабырғалары U, U R, UL тең кернеулер векторларынан құралған үшбұрыш кернеулер үшбұрышы деп аталады (4.4, а сурет).

4.4 сурет- Кернеулердің векторлық диаграммасы, кедергілер мен қуаттар үшбұрыштары

RL – тізбегі үшін реактивті, толық және комплексті кедергілер келесі өрнектермен анықталады:

2 2

, ; j .

L L L

X L ZRX Z  R j L  R jXZe

RL – тізбегінің комплексті тогы және R мен L элементтеріндегі комплексті кернеулер келесі өрнектермен анықталады:

; R ; L L .

L

U U

I U RI U jX I

R jX Z

   

RL – тізбегі үшін тәжірибелік мәндер бойынша активті, реактивті және толық кедергілер келесі өрнектермен анықталады:

; ; .

R L

L

U U U

R X Z

I I I

  

Кедергілер үшбұрышы кернеулер үшбұрышына ұқсас салынады және 4.4, б суретте келтірілген.

Тәжірибелік мәндер бойынша реактивті және толық қуаттар:

2 2

sin L; .

Q UI  I X SUII Z

Активті, реактивті және толық қуаттар келесі сәйкестікпен байланысты:

(21)

2 2

. SPQ

RL – тізбегі үшін қуаттар үшбұршы 4.4, в суретте келтірілген.

RL – тізбегі үшін тәжірибелік мәндер бойынша Кирхгофтың екінші заңының орындалуы келесі өрнекпен тексеріледі:

2 2

1 .

R L

UUU

Осыған ұқсас п.4.2 және п.4.3 есептеулері орындалады.

4.5 Бақылау сұрақтары

4.5.1 Комплексті түрдегі Ом заңының өрнектерін жазу.

4.5.2 Комплексті түрдегі Кирхгоф заңдарының өрнектерін жазу.

4.5.3 Ток, кернеу, ЭҚК лездік мәні қалай жазылады?

4.5.4 Индуктивті кедергі XL, сыйымдылықтық кедергі XС, толық кедергі Z қандай өрнекпен анықталады?

4.5.5 Қуат коэффициенті cosφ қалай анықталады?

4.5.6 Активті, реактивті және толық қуаттар.

4.5.7 Ток пен кернеулердің векторлық диаграммалары қалай құрылады?

4.5.8 Кедергілер мен қуаттардың үшбұрышы деген не?

5 Зертханалық жұмыс № 5. Бірфазалы синусоидалы токтың тармақталған электр тізбегін зерттеу

Мақсаты: айнымалы токтың тармақталған тізбектерін тәжірибелік зерттеу, векторлық диаграммалар құру.

5.1 Жұмысқа дайындық

5.1.1 «Бірфазалы синусоидалы токтың сызықты электр тізбектері»

тақырыбын оқып қайталау

Жазбаша түрде төмендегі сұрақтарға жауап беру және келесі тапсырмаларды орындау:

5.1.2 Берілген сұлба үшін (5.1 сурет) нұсқаға сәйкес параметрлер бойынша (5.1 кесте) келесі тапсырмаларды орындау:

- сұлбаның әр тармағының токтарының комплексті мәндерін, сұлбаның әр элементіндегі кернеулердің комплексті мәндерін есептеу, кернеулер мен токтардың әсерлік мәндерін 5.2 кестеге «Теориялық есеп» жолына жазу;

- қуат коэффициентін cosφ, активті Р, реактивті Q және толық S қуаттарды есептеу, есептеу нәтижелерін 5.2 кестеге «Теориялық есеп» жолына жазу;

- есептеу нәтижелері бойынша токтар мен кернеулердің векторлық диаграммаларын құру.

(22)

5.1.3 Берілген сұлба үшін (5.2 сурет) нұсқаға сәйкес параметрлер бойынша (5.1 кесте) келесі тапсырмаларды орындау:

- сұлбаның әр тармағының токтарының комплексті мәндерін есептеу, әсерлік мәндерін 5.3 кестеге «Теориялық есеп» жолына жазу;

- қуат коэффициентін cosφ, активті Р, реактивті Q және толық S қуаттарды есептеу, есептеу нәтижелерін 5.3 кестеге «Теориялық есеп» жолына жазу;

- есептеу нәтижелері бойынша токтардың векторлық диаграммаларын құру.

5.1.4 Сұлбаларды (5.1, 5.2 суреттер) және 5.2, 5.3 кестелерді сызу.

5.2 Жұмысты орындау тапсырмалары

5.2.1 Сұлба бойынша электр тізбегін жинау (5.1 сурет), берілген нұсқаға сәйкес (5.1 кесте) тізбек параметрлерін орнату.

5.2.2 Тізбектің кірісіндегі және параллель тармақтарындағы токтарды, активті қуатты және қуат коэффициентін өлшеп алу. Өлшеу нәтижелерін 5.2 кестеге «Тәжірибе» жолына толтыру.

5.2.3 Әр элементтегі кернеулерді өлшеп алу. Өлшеу нәтижелерін 5.2 кестеге «Тәжірибе» жолына толтыру.

5.2.4 Сұлба бойынша электр тізбегін жинау (5.2 сурет), берілген нұсқаға сәйкес (5.1 кесте) тізбек параметрлерін орнату.

5.2.5 Тізбектің әр тармағындағы токтарды, тізбек кірісіндегі кернеуді өлшеп алу. Өлшеу нәтижелерін 5.3 кестеге «Тәжірибе» жолына толтыру.

5.2.6 Активті қуатты және қуат коэффициентін өлшеп алу. Өлшеу нәтижелерін 5.3 кестеге «Тәжірибе» жолына толтыру.

5.1 кесте

Нұсқа № 1 2 3 4 5 6

R1, Ом 100 150 80 100 75 100

R2, Ом 150 100 100 80 50 75

С, мкФ 5 6 4 5 7 6

L, мГн 20 30 15 25 40 35

f, Гц 400 300 450 400 350 300

U, В 3 3 3 3 3 3

(23)

5.1 сурет- Тармақтары параллель жалғанған тізбек

5.2 сурет- Резистор, индуктивтілік және сыймдылық параллель жалғанған тізбек

5.2 кесте Зерттеу түрі U

B

UR1

В

UR2

В UL

В UС

В I мA

I1

мA I2

мA сosφ P, Вт

Q, ВАр

S, ВА Теориялық

есеп Тәжірибе

(24)

5.3 кесте

Зерттеу түрі U B

I

мA I1

мA I2

мA I3

мA сosφ P,

Вт Q,

ВАр S, ВА Теориялық

есеп Тәжірибе

5.3 Тәжірибе нәтижелерін өңдеу

5.3.1 Берілген сұлба үшін (5.1 сурет) тәжірибе нәтижелері бойынша токтар мен кернеулердің векторлық диаграммаларын құру.

5.3.2 Берілген сұлба үшін (5.1 сурет) тәжірибе нәтижелері бойынша Кирхгоф заңдарының орындалуын тексеру.

5.3.3 Тәжірибе нәтижелері бойынша тізбектің реактивті Q және толық S қуаттарын есептеу. Нәтижелерді 5.2 кестеге «Тәжірибе» жолына жазу. P, Q, S қуаттарды байларыстыратын сәйкестікті тексеру. Қуаттар үшбұрышын салу.

5.3.4 Берілген сұлба үшін (5.2 сурет) тәжірибелік берілгендер бойынша масштаб сақтай отырып, токтардың векторлық диаграммаларын құру.

5.3.5 Берілген сұлба үшін (5.2 сурет) тәжірибелік берілгендер бойынша Кирхгофтың бірінші заңының орындалуын тексеру.

5.3.6 Тәжірибелік берілгендер бойынша тізбектің реактивті және толық қуаттарын есептеу. Нәтижелерді 5.3 кестеге «Тәжірибе» жолына жазу. P, Q, S қуаттарын байланыстыратын сәйкестікті тексеру. Қуаттар үшбұрышын салу.

5.4 Әдістемелік нұсқаулар

Электр тізбегі үшін (5.1 сурет) токтар мен кернеулердің векторлық диаграммасын құру реті:

- комплексті жазықтықта нақты ось бойымен кіріс кернеудің векторы масштабпен өлшеп салынады (кіріс кернеудің бастапқы фазасы нөлге тең деп қабылданады);

- тәжірибелік берілгендер бойынша İ1 тогы пен U̇ кіріс кернеуі арасындағы бастапқы фазаларының айырмасын φ1, İ2 тогы мен U̇ кіріс кернеуі арасындағы бастапқы фазаларының айырмасын φ2 есептеледі:

1 2

1 2

; .

L C

R R

U U

arctg arctg

U U

   

- U̇ кернеу векторынан масштабпен сағат тілімен φ1 бұрышымен İ1 тогының векторын өлшеп салады (İ1 тогы кіріс кернеуден фаза бойынша қалып тұрады);

(25)

- U̇ кернеу векторынан масштабпен сағат тіліне қарсы φ2 бұрышымен İ2 тогының векторын өлшеп салады (İ2 тогы кіріс кернеуден фаза бойынша озып тұрады);

- Кирхгофтың бірінші заңына сәйкес İ1 және İ2 токтарының векторларын параллелограмм ережесімен қосып, тізбек кірісіндегі токты İ анықтайды:

1 2. I& & & I I

- индуктивтіліктегі кернеу векторы U̇L ток İ1 векторынан π/2 бұрышпен сағат тіліне қарсы өлшеп салынады, өйткені индуктивтіліктегі U̇L кернеу İ1

тогынан фаза бойынша π/2 бұрышқа озып тұрады;

- активті кедергідегі кернеу U̇R1 векторы İ1 тогының векторымен параллель өлшеп салынады, өйткені активті кедергідегі U̇R1 кернеу İ1 тогымен фаза бойынша сәйкес келеді;

- сыйымдылықтағы кернеу векторы U̇С ток İ2 векторынан π/2 бұрышпен сағат тілі бойымен өлшеп салынады, өйткені сыйымдылықтағы U̇С кернеу İ2 тогынан фаза бойынша π/2 бұрышқа қалып тұрады;

- активті кедергідегі кернеу U̇R2 векторы İ2 тогының векторымен параллель өлшеп салынады, өйткені активті кедергідегі U̇R2 кернеу İ2 тогымен фаза бойынша сәйкес келеді;

Тізбек кірісіндегі кернеу векторы сұлба элементтеріндегі кернеулермен Кирхгофтың екінші заңымен байланысты:

1 2.

L R C R

U& &UU&U&U&

5.1 суреттегі сұлба үшін Кирхгофтың екінші заңын келесі өрнекпен тексеруге болады:

2 2 2 2

1 ; 2 .

R L R C

UUU UUU

5.1 суреттегі сұлба үшін Кирхгофтың бірінші заңын векторлық диаграмма бойынша тексеруге болады.

5.2 суреттегі сұлба үшін токтардың векторлық диаграммасы, сыйымдылығы бар тармақтың тогы индуктивтілігі бар тармақтың тогынан үлкен болатын жағдай İC > İL үшін салынған (5.3 сурет).

5.3 сурет- Токтардың векторлық диаграммасы

Ақпарат көздері

СӘЙКЕС КЕЛЕТІН ҚҰЖАТТАР