Меню

Определить показания вольтметра если напряжение изменяется по закону

Тема: Определение показаний вольтметров с преобразователями, реагирующими на различные параметры входного напряжения в цепях несинусоидального тока

Цель: Формирование у студента компетенции ПК-12

Определение показаний вольтметров в цепи несинусоидального тока зависит от того, на какую величину входного напряжения реагирует преобразователь и в каких значениях проградуирована их шкала. Рассмотрим несколько характерных примеров:

Пример 1. На вход цепи (рисунок 7.1) однополупериодного выпрямления ( = 0, ) от генератора (типа ГЗ-33) подано синусоидальное напряжение, изменяющееся по закону . Действующее значение напряжения = 10 В.

а) С помощью аналогового электронного вольтметра (типа ВК7-9), который имеет преобразователь максимального значения с закрытым входом, и шкалу, проградуированную в действующих значениях синусоидального напряжения, определить показания на входе цепи и на резисторе R в режиме измерения напряжений постоянного и переменного токов (сопротивление R резистора много меньше входного сопротивления R B Х вольтметра на всех диапазонах).

б) Соответствуют ли показания вольтметра (типа ВК7-9) в режиме измерения напряжения переменного тока среднеквадратичному значению напряжения на резисторе R.

Решение. а) На входе цепи показания вольтметра в режиме измерения напряжений постоянного тока , переменного тока = 10 В.

Измеряемое напряжение представим в виде суммы двух составляющих напряжения: постоянной и переменной (рисунок 7.2),

Таким образом, в режиме измерения напряжения переменного тока, показания вольтметра будут определяться следующим образом:

В формуле учтено, что преобразователь реагирует только на максимальное значение переменной составляющей, а так как шкала вольтметра проградуирована в действующих значениях синусоидального напряжения, то его показания будут в раз меньше.

б) Показания вольтметра не соответствуют среднеквадратическому значению напряжения на резисторе, так как

, тогда В.

Пример 2. Определить максимальное , среднеквадратичное значения напряжения импульса по показанию = 20 В вольтметра (типа ВК7-9), работающего в режиме измерения напряжения переменного тока (см. задачу 1), если на его вход подана периодическая последовательность прямоугольных импульсов длительностью = 1 мкс и периодом следования = 100 мкс (рисунок 7.3) .

Решение. Представим измеряемое напряжение (рисунок 7.3) в виде суммы двух составляющих напряжения: постоянной и переменной .

Показания вольтметра будут

где В – максимальное значение переменной составляющей.

Максимальное значение измеряемых импульсов

Среднее значение импульса (постоянная составляющая)

Среднеквадратичное значение импульса

Коэффициент амплитуды импульса .

По показаниям вольтметра среднеквадратичное значение импульса

Пример 3. Определить показания вольтметра типа (ВЗ-42), если на его вход подана периодическая последовательность прямоугольных импульсов (рисунок 7.3) с максимальным значением =141 В, частотой следования f = 10 кГц, длительностью = 1 мкс. Найти среднеквадратичное значение последовательности импульсов, используя показания вольтметра. Вольтметр имеет квадратичный преобразователь, вход закрытый, шкалу, проградуированную в действующих значениях синусоидального напряжения.

Читайте также:  Падение напряжения светодиода это

Решение. Вольтметр показывает среднеквадратичное значение переменной составляющей (см. решение задачи 2):

Среднеквадратичное значение последовательности импульсов

,1 В.

Пример 4. Определить показания вольтметра типа ВЗ-44,если на его вход подана периодическая последовательность прямоугольных импульсов (см. рисунок 7.3), максимальное значение которых = 141 В, частота следования f = 100 кГц, длительность = 1 мкс. Вольтметр типа ВЗ-44 имеет двухполупериодный преобразователь средневыпрямленного значения, вход открытый, шкалу, проградуированную в действующих значениях синусоидального напряжения.

Решение. Преобразователь реагирует на среднее значение напряжения

Показания вольтметра в 1,11 раза больше :

1. Определить показания вольтметра типа ВЗ-44, если на его вход подано напряжение формы «меандр» (см. рисунок 7.4) с Максимальным значением = 100 В. Чему равно среднеквадратичное значение напряжения?

2. Определить показания вольтметров типов В4-8 и В4-12, если на их входы поочередно подано пилообразное напряжение (Рисунок 7.5), максимальное значение которого = 100 В. Вольтметры имеют преобразователь максимального значения и шкалу, проградуированную в максимальных значениях (у вольтметра типа В4-8 вход открытый, а у вольтметра типа В4-12 вход закрытый).

3. Определить показания вольтметров типов В4-8 и В4-12, если на их входы подана периодическая последовательность импульсов (см. рисунок 7.3). При решении использовать данные задачи 3 и 6.

4. Определить показания цифрового вольтметра типа : ВК7-10А, работающего в режиме измерения переменного напряжения, если на его вход подано напряжение прямоугольной формы (см. рисунок 7.3), максимальное значение которого = 141 В, частота сигнала f = 50 Гц. Вольтметр имеет преобразователь средневыпрямленного значения с двухполупериодной схемой выпрямления, открытый вход; показания проградуированы в действующих значениях синусоидального напряжения.

5. Определить показания цифрового вольтметра типа ВК7-10А, если на его вход подано пилообразное напряжение, максимальное значение которого = 141 В, частота сигнала f = 50 Гц. Чему равно среднеквадратичное U значение напряжения?

6. Определить показания цифрового вольтметра типа ВК7-10А, если на его вход подано пилообразное напряжение, максимальное значение которого = 141 В, частота сигнала f = 50 Гц. Чему равно среднеквадратичное U значение напряжения?

7. Определить показания аналогового вольтметра с преобразователем максимального значения с закрытым входом, если на его вход подано напряжение формы, показанной на рисунке 7.6. Максимальное значение напряжения = 100 В. Шкала вольтметра проградуирована в действующих значениях синусоидального напряжения.

Источник



Практический курс теоретических основ электротехники: Методическое руководство (Разделы I-VI: Основные законы электрических цепей. Электрические цепи синусоидального тока), страница 2

Показания вольтметра можно также определить из уравнения, составленного по второму закону Кирхгофа для контура
n-a-b-n ( при обходе контура в направлении движения часовой стрелки)

Читайте также:  Трансформаторы напряжения от перепадов напряжения

4. После смены полярности одного из источников (например, Е 2) на противоположную, электрическая цепь при-мет вид, представленный на рис. 2, б.

Ток в цепи определится аналогично первому случаю из уравнения по второму закону Кирхгофа (рис. 2, б)

Показания вольтметра найдем с помощью уравнения по второму закону Кирхгофа для контура a-m-b-а ( обход контура в направлении движения часовой стрелки)

Таким образом, после смены полярности одного из источников показание вольтметра изменилось с 15 до 25 В.

Из данных результатов вытекает способ соединения источников при их параллельной работе.

В электрической цепи (рис. 3, а)

R 1 = 12 Ом, R 2 = 30 Ом, R 3 = 20 Ом.

Напряжение источника питания U = 120 В. Определить токи во всех ветвях электрической цепи и мощность, потребляемую цепью.

Решение

1. Эквивалентное со-противление цепи ( сопротивления R 2 и R 3 соединены параллельно, а R 1 – последовательно)

2. Ток I 1 ( на основании закона Ома)

3. Определение токов I 2 и I 3:

напряжение между точками а и b (рис. 3,б)

Токи в ветвях 2 и 3 (рис. 3, а)

Примечание. Вышеприведенные формулы позволяют получить соотношения для более простого алгоритма определения токов в ветвях:

4. Мощность, потребляемая электрической цепью,

= 25×12 + 4×30 +9×20= 600 Вт.

Ответ: I 1 = 5А; I 2 = 2А; I 3 = 3 А; Р потр= 600 Вт.

В электрической цепи (рис. 4, а):

Определить напряжение U на входе электрической цепи.

1. Эквивалентное сопротивление участка a-n-b электрической цепи

2. Напряжение между точками а и б (рис. 4, а)

3. Ток I 7 участка цепи a-n-b

4. Ток в ветви с сопротивлением R 8 ( на основании первого закона Кирхгофа для узла « b»)

5. Напряжение между точками а и с ( на основании второго закона Кирхгофа для контура a-b-c при направлении обхода контура по часовой стрелке)

6. Ток в ветви с сопротивлением R 5

7. Ток в неразветвленной части электрической цепи ( из уравнения по первому закону Кирхгофа)

8. Входное напряжение ( из уравнения по второму закону Кирхгофа для контура с сопротивлениями R 1 – R 5 – R 9 при направлении обхода контура по часовой стрелке)

Читайте также:  Как проверить напряжение батарейки если нет мультиметра

В данной задаче возможен второй вариант решения, основанный на последовательно-параллельной свертке резистивных элементов цепи. Учитывая, что токи в параллельных ветвях с одинаковыми сопротивлениями равны и что эквивалентное сопротивление двух равных параллельно соединенных сопротивлений равно половине каждого из них, получим (величины сопротивлений указаны на схеме рис. 4, б)

U = 4I 6 (1+1+4) = 4×9,16×6 = 220 B.

Задачи для самостоятельного решения

Определить отношение напряжения на выходе U 2 к напряжению на входе цепи U 1.

Сопротивления отдельных ветвей указаны на схеме.

1. ЭДС источника энергии.

2. Мощность приемников энергии.

Задача 7

В электрической цепи все сопротивления даны в Омах.
Е = 200 В. Мощность, расходуемая во всей цепи, Р = 400 Вт. Определить сопротивление R x.

Задача 8

Когда два гальванических элемента с ЭДС Е 1 = 1 В и Е 2 =
= 1,2 В соединили параллельно, ЭДС батареи оказалась Е = 1,08 В, когда же к батарее подключили реостат и установили ток
нагрузки I = 0,3 А, напряжение батареи упало до значения U =
= 0,9 В. Определить внутреннее сопротивление батареи.

Источник

Определить показания вольтметра если напряжение изменяется по закону

Вопрос по физике:

Напряжение в цепи изменяется по закону 169sin(wt+2п). Определить показания вольтметра. СРОЧНО

Ответы и объяснения 2

U=169sin(wt+2п). U-?Вольтметр показывает действующее значение напряжения U=Um/√2, U=169/√2=120 В.

Судя по уравнению, максимальное значение напряжения Um=169B.
НАЙДЁМ ДЕЙСТВУЮЩЕЕ ЗНАЧЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ИЗ УСЛОВИЯ :
U=Um/√2, U=169/√2≈120 В

Знаете ответ? Поделитесь им!

Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

  • Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
  • Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
  • Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

  • Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
  • Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
  • Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
  • Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.
Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!

Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.

Источник