Разработка сменного модуля для изучения соединения типа "Звезда" (стр. 2 из 2)
Симметричный четырехполюсник. Четырехполюсник, у которого при взаимной замене первичных выводов и вторичных выводов режимы источника питания и приемника не изменяются, называется симметричным. У такого активного неавтономного четырехполюсника не четыре, а три независимых коэффициента, а у пассивного два. Например, как было показано выше, при питании четырехполюсника со стороны первичных выводов и разомкнутых вторичных Z1х=Z11. При питании со стороны вторичных выводов и разомкнутых первичных у симметричного четырехполюсника должно быть такое же входное сопротивление Z2х=Z1х. Из уравнений
или 
при I1=0 получаем Z22=U2/I2=Z2х, и, следовательно, 
.Такие же рассуждения приводят к равенствам
; 
; 
; 
; 
.Если два Г-образных четырехполюсника соединить соответственно друг с другом выводами 1 и 1', то получится симметричный Т-образный четырехполюсник.
Рис. 1.6
Найдем коэффициенты уравнений типа А симметричного Т-образного четырехполюсника (рис. 1.6).
При холостом ходе на вторичных выводах (I'2=0) из рис. 1.6 следует, что
; 
или 
. Сравнив эти выражения с уравнениями при 
, определим
; 
.При коротком замыкании вторичных выводов (
) из рис. 1.6 следует, что 
или 
; 
.Сравнив эти выражения с уравнениями при U2=0, найдем
; 
, т.е. 
, как и должно быть у симметричного четырехполюсника.Экспериментальное определение коэффициентов и входных сопротивлений. Первичные параметры каждого данного четырехполюсника могут быть определены экспериментально при измерении режима (напряжений и токов) на первичных и вторичных выводах. Например, при питании четырехполюсника со стороны первичных выводов (напряжение U1) и холостом ходе на вторичных (напряжение
, токи 
, 
) находим 
; 
,а при коротком замыкании вторичных (напряжение
, токи 
, 
), 
; 
.При работе четырехполюсника в цепи постоянного тока для вычисления коэффициентов достаточно измерить напряжения и токи.
Сопротивления холостого хода и короткого замыкания могут быть измерены теми же методами, что и любые другие сопротивления, например при помощи измерительного моста или амперметра, вольтметра, включенных только со стороны первичных или только со стороны вторичных выводов.
2. Практическая часть
2.1 Проектирование модуля
1. Проектируется схема для исследования соединения
2. Подбираются радиодетали, которые будут располагаться на будущей печатной плате модуля. Определяется подключение к исследуемой схеме измерительных приборов, источника сигнала.
3. Разрабатывается печатная плата.
2.2 Изготовление модуля
1. После разработки печатной платы, она выпиливается из фольгированного гетинакса.
2. В гетинаксе для последующей впайки радиодеталей сверлятся отверстия, На стороне, покрытой слоем металла, лаком наносятся дорожки. После этого плата вытравливается в растворе хлористого железа, лак удаляется и дорожки покрываются оловом.
3. На плату, в соответствии со схемой, монтируются резисторы, припаиваются провода
4. Изготавливается модуль для проведения работы.
5. Проверяется работоспособность модуля.
Рис. 2.1.
Номиналы резистивных элементов:
R1 = 3 кОм,
R2 = 3 кОм,
R3 = 15 кОм.
К входным выводам 1–1’ подключен источник питания, к выходным 2–2’ – нагрузка. Вольтметр V1 имеет возможность переключения с помощью тумблера S1 со входа схемы на выход и обратно (рис. 2).
Рис. 2.2
Тумблеры S2 (S2.1 и S2.2)и S3 (S3.1 и S3.2) переключают амперметр с измерения тока на входе схемы (рис. 3) на измерение тока на выходе (рис. 4) и обратно.
Рис. 2.3.
Рис. 2.4
Итоговая схема:
Рис. 2.5
Лабораторная работа
Изучение соединения типа «звезда»
1. Цель работы
Целью работы будет являться экспериментальное исследование соединения типа «звезда» при постоянном токе.
2. Задание для самостоятельной подготовки
2.1. По разделу 4 описания этой лабораторной работы следует ознакомиться с некоторыми пояснениями по лабораторной работе.
3. Методические указания по проведению работы
3.1. Включите стенд. Измерьте токи на резисторах R2 и R3.
3.2. Найдите полное сопротивление цепи.
3.3. По закону Ома найдите ток I1 на резисторе R1.
3.4. Применив первый закон Кирхгофа к точке А и второй закон к контуру ABCD, найдите токи на резисторах R2 и R3.
3.5. Сравните найденные значения с полученными в ходе измерений.
4. Некоторые пояснения
Схема цепи показана на рисунке. Напряжение питания U равно 10 В. Номиналы резисторов: R1= R2 = 3 кОм, R3 = 15 кОм.
3. Расчетная часть
Схема цепи показана на рисунке.
Напряжение питания U = 10 В.
R1= R2 = 3 кОм,
R3 = 15 кОм.
1. Расчет сопротивления цепи
Резистор R1 соединен последовательно с резисторами R2 и R3. Следовательно, Rпол=R1+R23.
Резисторы R2 и R3 соединены параллельно. Следовательно,
и 
. 
2. Расчет тока I1
3.
На основании первого закона Кирхгофа для узла А:
.Для контура ABCD по второму закону Кирхгофа:
.Имеем систему уравнений:
;т. к. R3 = 5 R2
; 
; 
; 
; 
; 
.I2=1,5 мА, I3=0,3 мА.
Литература
1. Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей. – М.: Радио и связь, 2000
2. Зевеке Г.В., Ионкин П.А. Основы теории цепей. М.: ЭнергоАтомИздат, 1989
3. Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л. Основы физики – М.: Высшая школа, 2003.