ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ИСТОЧНИКА, ПРИЕМНИКА И ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА.
Цель работы:
1. Экспериментально исследовать режимы работы основных элементов электрической цепи: источника, приёмника (нагрузки) и линии электропередачи на примере цепи постоянного тока.
2. Изучить влияние тока в цепи или сопротивления нагрузки на параметры режимов работы указанных элементов цепи.
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Производство (генерирование), передача (распространение), и потребление (прием) электроэнергии являются основными признаками работы электрической цепи, независимо от конкретного ее назначения. Это может быть цепь, образованная электростанцией, линией электропередачи и районным потреблением с передаваемой активной мощностью в несколько десятков мегаватт (мВт), напряжением в несколько сотен киловольт (кВ). Также электрической цепью является соединение цеховой подстанции с нагрузкой. В этом случае источником питания служит понижающий трансформатор, линией передачи – электрическая сеть низкого напряжения, нагрузкой – двигатели, сварочные трансформаторы, электрические печи, осветительные приборы, электролизные ванны и т.д. Передаваемая активная мощность может достигать нескольких тысяч киловатт (кВт), ток в цепи - несколько тысяч ампер (А). Наконец, электрической цепью, в у казанном смысле, можно считать соединение двух транзисторов или микросхем, произвольно выбранных из схемы какого-либо электронного блока, если электрический сигнал от одного (одной) передается к другому (другой). Мощность, ток и направление сигнала могут быть весьма невелики и составлять, соответственно, мкВ, мкА, мкВ.
Несмотря на существенные отличия в особенностях создания и работы таких цепей, их анализ может быть обобщен с позиции, принятой в электротехнике. А именно, путем анализа режимов основных элементов цепи: генератора, приемника и линии передачи. Рассмотрим режимы применительно к каждому элементу.
Источники питания (генератор)
Имеем электрическую цепь с источником ЭДС постоянного тока (рис.1). К нему посредством ключа подсоединена нагрузка, сопротивление , который может изменяться. Будем считать ключ идеальным, т.е. его сопротивление в замкнутом состоянии считаем незначительным (), а в разомкнутом состоянии – бесконечно большим (). Сопротивлением соединительных проводов пренебрегаем (). Тогда для замкнутого ключа (рис.1) эквивалентная схема замещения данной цепи будет иметь вид (рис.2). Основными параметрами режима работы источника питания будут:
– напряжение, вырабатываемое генератором;
– потеря напряжения на внутреннем сопротивлении;
- напряжение на внешних зажимах генератора;
– ток, вырабатываемый генератором;
– мощность, развиваемая генератором;
– мощность потерь на внутреннем сопротивлении;
– мощность генератора, отдаваемая во внешнюю цепь.
Если сопротивление нагрузки изменятся, то изменяется ток в цепи и режим работы генератора. Поэтому совокупность зависимостей полностью характеризует генератор при любом режиме работы со стороны внешней цепи. Определим эти зависимости для заданной схемы (рис.2). ............