Методические указания по выполнению лабораторных работ на персональном компьютере по дисциплине «Электротехника и электроника» для студентов всех специальностей (стр. 2 из 5)
Для осуществления поворота элемента необходимо выделить его красным цветом (однократное нажатие левой кнопки мыши). Затем из меню Circuit вызвать команду Rotate и нажать левую кнопку мыши.
Точная установка элемента на место осуществляется выделением его левой кнопкой мыши и перемещением при нажатой левой кнопке.
Удаление выделенного компонента осуществляется командой Delete.
Установка значений параметров элементов схемы
Для установки значений параметров элементов схемы необходимо установить указатель мыши на соответствующий элемент схемы и дважды нажать левую кнопку, при этом на экране появится окно элемента (например, резистор); с помощью клавиатуры или мыши выбрать параметр в соответствующем окне; после выбора параметра необходимо нажать клавишу окна элемента ОК.
Включение схемы
Для включения собранной схемы следует мышью установить указатель мыши на пиктограмму (выключатель), расположенную в правом верхнем углу над рабочим окном, и один раз нажать левую кнопку.
Пауза в работе схемы обеспечивается нажатием кнопки Pause, расположенной ниже выключателя. Повторное нажатие кнопки Pause возобновляет работу схемы.
Вывод на печать
В меню команд File левой кнопкой мыши выбрать и открыть файл распечатываемой схемы и затем нажать Print.
Завершение работы с программой
Остановка процесса моделирования производится нажатием кнопки, расположенной в правом верхнем углу экрана.
Для завершения работы с программой Electronics Workbench в меню команд File выбрать команду Exit и в возникшем окне диалога ответить «Нет».
Исследование неpазветвленной
электpической цепи синусоидального тока
Резонанс напряжений
Моделируемая с помощью компьютера лабораторная установка состоит из источника переменного напряжения, подключенных к нему последовательно соединенных Rк -, Lк- и C- элементов (Rк и Lк – составляющие катушки индуктивности) и контрольно-измерительных приборов. Моделирование режимов работы исследуемой электрической цепи осуществляется при помощи клавиатуры компьютера и мыши.
На pис. 4 показана электрическая схема лабораторной установки для исследования линейной неразветвленной электрической цепи синусоидального тока.
Программа работы
1. Экспеpиментально выявить закономерности изменения электрического состояния цепи и по данным опытов построить графические зависимости:
Uк = f1(c); Uc = f2(c); I = f3(c).
2. Опытным путем определить параметры электрической цепи при резонансе напряжений.
3. Сделать выводы по работе. Сопоставить полученные результаты расчетов и опытов с известными зависимостями из теоретического курса по линейным неpазветвленным электрическим цепям синусоидального тока.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с электрической схемой, приборами и элементами (см. рис. 4). Изучить принципиальную схему электрической цепи.
2. Ответить на контрольные вопросы и расписаться в журнале по технике безопасности. Получить разрешение преподавателя на вы-полнение лабораторной работы. Включить компьютер. Запустить программу Electronics Workbench.
Рис. 4. Электрическая схема линейной неразветвленной электрической цепи
синусоидального тока
3. Приступить к непосредственному компьютерному моделированию экспериментов в следующем порядке:
1) собрать компьютерную модель схемы. Для этого, используя панель групп библиотеки компонентов и мышь, поместить на рабочее поле программы Electronics Workbench модели элементов схемы и из-мерительных приборов. Из этих элементов собрать модель электрической схемы и подключенных к ней измерительных приборов в соответствии с рис. 4. Соединение элементов производится с помощью мыши;
2) установить начальные параметры элементов схемы и источников:
Rк = 120 Ом;
Lк = 1 Гн;
Е = 20 В; f = 50 Гц;
3) задать параметры измерительных приборов. Установить измерительные приборы (вольтметры и амперметр) в режим работы AC (измерение переменного напряжения или тока). Остальные параметры по умолчанию;
4) предъявить подготовленную модель схемы для проверки пре-подавателю.
С разрешения преподавателя включить схему и произвести измерения следующим образом:
изменяя емкость конденсатора от 5 до 30 мкФ, измерять с помощью вольтметров PV2 и PV3 величины напряжения Uк, Uс, а также ток I с помощью амперметра PA1;
5) включить осциллограф (двумя щелчками по пиктограмме осциллографа) и, наблюдая по нему угол сдвига фаз между током и напряжением в исследуемой цепи при изменении емкости конденсатора, определить величины Uк, Uс, I при резонансе.
Примечание:
установить длительность развертки луча 5 мс/дел (Time base = = 5/00 ms/div);
установить для канала А чувствительность отклонения луча по вертикали 10 В/дел (Channel A = 10 V/div);
установить для канала B чувствительность отклонения луча по вертикали 100 мВ/дел (Channel B = 100 mV/div).
Данные наблюдений занести в табл. 1;
6) остановить процесс моделирования.
Таблица 1
| № опыта | С, мкФ | Измеряемые величины | Вычисленные величины | |||
| I, А | Uк, В | Uс, В | Z, Ом | cos j | ||
| 1 | 5 | |||||
| 2 | 10 | |||||
| 3 | 15 | |||||
| 4 | 20 | |||||
| 5 | 25 | |||||
| 6 | 30 | |||||
| 7 | Срез | |||||
4. Пpедъявить данные опытов для пpовеpки пpеподавателю и с его pазpешения модель установки pазобpать. Закрыть созданный файл без сохранения его данных. Рабочее место пpивести в исходное состояние и пpедъявить лабоpанту.
5. Осуществить расчет по результатам экспериментальных данных.
По опытным данным подсчитать Z, cos j:
; 
Построить:
а) гpафики зависимостей:
Uк = f1(c); Uc = f2(c); I = f3(c).
Все характеристики строить на одном графике с условным разнесением осей (Uк, Uc, I) по вертикали;
б) три векторные диаграммы исследуемой последовательной цепи при ХL < Xс, XL = Xc, XL > Xc.
Содержание отчета
1. Программа работы.
2. Электpическая схема экспериментальной установки.
3. Таблицы с измеренными величинами.
4. Экспериментальные хаpактеpистики.
5. Вектоpные диаграммы.
6. Использованные формулы.
7. Кpаткие выводы. Сопоставление экспериментальных характеристик с известными характеристиками из теории.
Контрольные вопросы
при допуске к лабораторной работе
1. Цель и программа работы.
2. Что называется резонансом напряжений?
3. Почему при резонансе напряжений ток в цепи достигает своего наибольшего значения?
4. Пpи каком условии в цепи наступает резонанс напряжений?
5. Как рассчитать действующий ток в неразветвленной цепи синусоидального тока?
6. Как записывается закон Ома для цепи с последовательным соединением разных по характеру нагрузок?
Пpи защите лабораторной работы студент должен знать ответы на вопросы для допуска к лабораторной работе, а также на следующие:
1. Как определить коэффициент мощности в цепи, чему он равен при резонансе напряжений?
2. От каких величин зависит значение угла сдвига фаз между напряжением и током?
3. По какой формуле рассчитывают активную, реактивную и полную мощность в линейной электрической цепи синусоидального тока?
4. Как строятся векторные диаграммы для цепи с последовательным соединением катушки индуктивности и емкости?
5. Как из векторных диаграмм получить треугольники сопротивлений и напряжений?
6. Чему равно полное сопротивление цепи при резонансе напряжений?
7. Какой характер (по нагрузке) несет в себе цепь с последовательным соединением катушки индуктивности и емкости при резонансе напряжений?
Исследование разветвленной
электрической цепи синусоидального тока
Резонанс токов
Цель работы
1. Исследовать электрическое состояние линейной разветвленной цепи синусоидального тока при различных условиях.
2. Изучить особенности резонансных явлений в электрической цепи при параллельном соединении R-, L- и C-элементов.
3. Экспеpиментально подтвердить теоретические знания по разветвленным электрическим цепям синусоидального тока.
Лабораторная установка
Компьютерная модель лабораторной установки по исследованию разветвленной электрической цепи включает источник переменного напряжения, подключенных к нему параллельно соединенных Rк-, Lк- и C- элементов (Rк и Lк – составляющие катушки индуктивности) и контрольно-измерительных приборов. Моделирование режимов работы исследуемой электрической цепи осуществляется при помощи клавиатуры компьютера и мыши.