ПО ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Омск 2007

УДК 621.3

ББК 31.2

П

Составители:

              Попов А.П., д-р техн. наук, проф. кафедры ТиОЭ;

              Куракина О.П., канд. техн. наук, доц. кафедры ТиОЭ

Методические указания включают в себя описание лабораторного стенда и рекомендации по выполнению лабораторных работ по теории линейных электрических цепей курса «Теоретические основы электротехники», выполняемых на кафедре «Теоретическая и общая электротехника» ОмГТУ.

Все лабораторные работы проводятся на универсальном измерительном стенде. Лабораторный стенд состоит из лабораторного модуля (рис.1) и генераторно-измерительного модуля (рис.2).

Рис.1

Лабораторный модуль

Включает в себя следующие составные части:

1.  Магазин резисторов.

2.  Магазин конденсаторов.

3.  Магазин катушек индуктивности.

4.  Коммутационное поле.

5.  Искусственную длинную линию.

6.  Два операционных усилителя.

7.  Источник переменного напряжения Е1.

8.  Источник постоянного напряжения Е2.

9.  Генератор импульсов.

10.  Плату питания.

1. Магазин резисторов состоит из постоянных резисторов сопротивлением от 1 Ом до 50 кОм, объединенных в три группы. Резисторы 1 Ом, 2 Ом, 5 Ом и 10 Ом предназначены для использования в качестве шунтов. Все резисторы подобраны с отклонением не более ± 3 % от указанного номинала.

2. Магазин конденсаторов состоит из постоянных конденсаторов емкостью от 1 нФ до 100 нФ, подобранных с отклонением не более ± 1,5 % от указанного номинала. Наличие в магазине двух одинаковых групп конденсаторов позволяет составлять цепи с симметричными (одинаковыми) звеньями.

3. Магазин катушек индуктивности состоит из четырех групп катушек. Две группы катушек - с постоянной индуктивностью от 1 мГн до 10 мГн, подобранных с отклонением не более ± 5 % от указанного номинала. Объединение катушек в две одинаковые группы облегчает набор индуктивности необходимой величины и позволяет составлять цепи с симметричными (одинаковыми) звеньями. Третья группа катушек с большой индуктивностью от 5 до 50 мГн может быть эффективно использована для изучения переходных процессов в цепях первого и второго порядка. Четвертая группа включает в себя индуктивно связанные катушки.

4. Коммутационное поле предназначено для соединения элементов магазинов резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности в исследуемые электрические цепи и подключения контрольно-измерительной аппаратуры. Соединение производится с помощью проводников со штепселями на концах. Поле состоит из гнезд, объединенных в группы. Две группы гнезд соединены с корпусом установки.

5. 16-звенная искусственная длинная линия позволяет исследовать процессы в цепях с распределенными параметрами при гармоническом и импульсном воздействии.

6. Два операционных усилителя с гнездами для подключения внешних элементов позволяют собирать и исследовать схемы аналоговых сумматоров, дифференцирующих и интегрирующих усилителей, активных фильтров, фазовращателей и генераторов. Напряжение питания на усилители подается при включении установки.

Для обеспечения начальной устойчивости выход каждого усилителя соединен с инвертирующим входом через резистор 1 мОм, а неинвертирующий вход с общим проводом («корпусом») через резистор 1 мОм.

7. Источник переменного напряжения Е1 вырабатывает напряжение около 1 В частотой 50 Гц. Защищен от короткого замыкания.

8. Источник постоянного напряжения Е2 служит для исследования электрических цепей в режиме постоянного тока. Выходное напряжение регулируется в пределах (1,3 – 11) В. Источник защищен от перегрузок и короткого замыкания. Имеет звуковую сигнализацию перегрузки. Схема защиты срабатывает при токе (100 – 150) мА. Для возвращения источника в рабочее состояние после срабатывания схемы защиты необходимо устранить причину перегрузки, выключить источник напряжения тумблером «ВКЛ.» и снова включить.

9. Генератор импульсов предназначен для исследования переходных и импульсных характеристик цепей.

Генератор формирует:

– прямоугольные положительные импульсы U₁ с длительностью Т/2, изменяемой резистором «ДЛИТ.», в пределах от 200 мкс до 1000 мкс. Амплитуда импульсов регулируется переменным резистором в пределах 0 - 1, 5 В. Выходное сопротивление генератора 5,0 Ом. Выход защищен от короткого замыкания в течение не более 30 секунд;

– прямоугольные положительные импульсы U2 с нерегулируемой длительностью 2-3 мкс. Амплитуда импульсов регулируется переменным резистором в пределах 0 - 1, 5 В. Выходное сопротивление генератора 5,0 Ом. Выход защищен от короткого замыкания без ограничения длительности;       

– симметричное относительно 0 В пилообразное напряжение U3 с нерегулируемой амплитудой 1,5 В. Крутизна пилообразного напряжения изменяется переменным резистором «ДЛИТ.». Выходное сопротивление генератора 1000 Ом. Выход защищен от короткого замыкания без ограничения длительности.

На левой боковой панели установки расположены три гнезда для подключения к входу синхронизации осциллографа, что дает возможность студентам подробно рассмотреть передний фронт импульсов генератора и начало переходных процессов в изучаемых электрических цепях. Среднее гнездо – корпус установки. Импульсы синхронизации U4 и U5 на правом и левом гнездах имеют разную полярность, что позволяет использовать для работы с установкой различные типы осциллографов.

10. Плата питания вырабатывает постоянные напряжения ±15 В для работы генератора импульсов и операционных усилителей, +20 В для источника напряжения Е2, переменное напряжение 1 В для источника напряжения Е1.

Электропитание лабораторного модуля осуществляется от сети переменного напряжения 220 В. Для заземления установки служит клемма заземления, расположенная на тыльной стороне корпуса.

Рис. 2