Порядок выполнения лабораторной работы

1. Включить рабочую станцию NI ELVIS II при помощи выключателя, расположенного на торце устройства в задней части, рядом с разъемом для подключения кабеля питания.

2. На рабочем столе, или в папке «Теоретические основы электротехники», или через меню Пуск –> Программы запустить программу Electronics Engineering Components (при выполнении лабораторной работы на макетной плате NI ELVIS II) или программу Electronics Engineering Board (при выполнении лабораторной работы на плате «26 опытов ТОЭ»).

3. В открывшейся лицевой панели двойным щелчком левой кнопки мыши запустить лабораторную работу «Последовательное соединение резистора и конденсатора».

4. На лицевой панели лабораторной работы в поле внизу справа приводятся подробные рекомендации по дальнейшим действиям, которым необходимо следовать. Во вкладке сверху лицевой панели Меню можно почитать Описание лабораторной работы.

5. Макетная плата NI ELVIS II:

Собрать на наборном поле макетной платы, используя соответствующие элементы и провода, цепь по схеме, изображенной на лицевой панели на экране (рис 1.5).

Изображение собранной схемы представлено на рис. 1.6.

 

Рис. 1.5

Рис. 1.6

 

После проведения опыта лицевая панель примет вид, изображённый на рис. 1.7.

Рис. 1.7

Плата «26 опытов ТОЭ»:

Для проведения лабораторной работы необходимо подключить гнезда AI0+, AI0-, AI1+, AI1-, AI2+, AI2-, FGEN, GND в области «Послед. соед. RC» к одноименным гнездам в области ввода-вывода сигналов. Цепь собирать по схеме, изображенной на лицевой панели на экране (рис 1.8).

На рис. 1.9 приведена фотография области платы, на которой проводится лабораторная работа.

 

Рис. 1.8

 

Рис. 1.9

 

После проведения опыта лицевая панель примет вид, изображённый на рис. 1.10.

 

Рис. 1.10

 

6. Собранную схему показать преподавателю, и с разрешения преподавателя включить питание платы с помощью выключателя (1), изображённого на рис. 4.

7. Следовать рекомендациям на лицевой панели. Нажать на кнопку «Старт».

8. Задать параметры источника (амплитуду напряжения U_m и частоту f) в соответствии со своим вариантом в поля на лицевой панели. Исходные данные по вариантам приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Исходные данные

№ варианта	, В	, кГц	, Ом	, Ом	, мкФ	, мкГн
					0,01
	1,5
		15 (14)
	2,5
		25 (24)
	3,5	15 (14)
		25 (24)
	1,5
	2,5	15 (14)

 

Записать исходные данные в таблицу в бланке отчёта.

9. Нажать кнопку «Измерить».

10. Снять показания измерительных приборов () с лицевой панели в табл. 1.2. По рекомендациям на лицевой панели определить сдвиг фаз между напряжением и током на реактивном элементе по графикам изменения напряжения и тока.

Для измерения фазового сдвига между напряжением и током на реактивном элементе необходимо установить зелёный курсор на пересечение с нулём синусоиды напряжения (зелёный график), а красный на ближайшее пересечение с нулём синусоиды тока (красный график). При этом графики должны выхолить из нуля в область одного и того же знака. Снять показания фазового сдвига с измерительного прибора. В качестве примера расположение курсоров на графике показано на рис. 1.11.

Рис. 1.11

Таблица 1.2. Результаты измерений и расчётов

Схема

Измерено

Вычислено

U, В

IX, мА

UX, В

φ X,…˚

Z, Ом

X, Ом

R, Ом

φ,…˚

cosφ

P, мВт

Q, мВАр

S, мВА

RC

RL

 

11. Рассчитать необходимые величины по следующим формулам:

, , ,

, , , , .

Занести рассчитанные величины в табл. 1.2.

12. Построить векторную диаграмму тока и напряжений на миллиметровой бумаге.

Построение векторной диаграммы целесообразно начать с построения вектора тока, так как при последовательном соединении элементов ток в цепи является общим для всех элементов. Согласно второму закону Кирхгофа напряжение источника равно сумме падений напряжений на приёмниках . Падение напряжения на активном сопротивлении можно найти по выражению . Вектора напряжений строятся в масштабе, относительно вектора тока (рис. 1.12). На элементе вектор падения напряжения откладывается по отношению к вектору тока в соответствии с характером нагрузки элемента.

Рис 1.12

 

13. Принципиальная электрическая схема исследуемой цепи изображена на рис. 1.13.

 

Рис. 1.13

 

14. Выключить питание платы. Разобрать схему.

15. Закрыть окно лицевой панели лабораторной работы и окно со списком лабораторных работ.

16. Запустить программу Electronics Engineering Components или Electronics Engineering Board. В открывшейся лицевой панели двойным щелчком левой кнопки мыши запустить лабораторную работу «Последовательное соединение резистора и катушки индуктивности».

17. Макетная плата NI ELVIS II:

Собрать на наборном поле макетной платы, используя соответствующие элементы и провода, цепь по схеме, изображенной на лицевой панели на экране (рис 1.14).

Изображение собранной схемы представлено на рис. 1.15.

 

Рис. 1.14

 

Рис. 1.15

 

После проведения опыта лицевая панель примет вид, изображённый на рис. 1.16.

Рис. 1.16

Плата «26 опытов ТОЭ»:

Для проведения лабораторной работы необходимо подключить гнезда AI0+, AI0-, AI1+, AI1-, AI2+, AI2-, FGEN, GND в области «Послед. соед. RL» к одноименным гнездам в области ввода-вывода сигналов. Цепь собирать по схеме, изображенной на лицевой панели на экране (рис 1.17).

На рис. 1.18 приведена фотография области платы, на которой проводится лабораторная работа.

Рис. 1.17

 

Рис. 1.18

 

После проведения опыта лицевая панель примет вид, изображённый на рис. 1.19.

 

Рис. 1.19

 

18. Собранную схему показать преподавателю, и с разрешения преподавателя включить питание платы.

19. Следовать рекомендациям на лицевой панели. Нажать на кнопку «Старт».

20. Задать параметры источника (амплитуду напряжения U_m и частоту f) в соответствии со своим вариантом в поля на лицевой панели. Исходные данные по вариантам приведены в табл. 1.1.

21. Нажать кнопку «Измерить».

22. Снять показания измерительных приборов () с лицевой панели в табл. 1.2. По рекомендациям на лицевой панели определить сдвиг фаз между напряжением и током на реактивном элементе по графикам изменения напряжения и тока.

23. Рассчитать необходимые величины по следующим формулам:

, , ,

, , , , .

Занести рассчитанные величины в табл. 1.2.

24. Построить векторную диаграмму тока и напряжений на миллиметровой бумаге.

Построение векторной диаграммы целесообразно начать с построения вектора тока, так как при последовательном соединении элементов ток в цепи является общим для всех элементов. Согласно второму закону Кирхгофа напряжение источника равно сумме падений напряжений на приёмниках . Падение напряжения на активном сопротивлении можно найти по выражению . Вектора напряжений строятся в масштабе, относительно вектора тока (рис. 1.20). На элементе вектор падения напряжения откладывается по отношению к вектору тока в соответствии с характером нагрузки элемента.

Рис. 1.20

 

25. Принципиальная электрическая схема исследуемой цепи изображена на рис. 1.21.

 

Рис. 1.21

 

26. Выключить питание платы и рабочей станции NI ELVIS II.

27. Разобрать схему.

28. Закрыть окно лицевой панели лабораторной работы и окно со списком лабораторных работ.

Контрольные вопросы

1. Записать выражения законов Ома и Кирхгофа для цепей переменного тока.

2. Каким образом осуществляется последовательное соединение элементов в электрической цепи?

3. Записать формулы для определения индуктивного и емкостного сопротивлений.

4. Записать формулы для определения активной, реактивной и полной мощности цепи.

5. Чему равен угол сдвига фаз между напряжением и током на активном, индуктивном и емкостном элементах?

 

Лабораторная работа № 2