ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница

В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ С ИСТОЧНИКАМИ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы – экспериментальное исследование переходных процессов в простейших электрических цепях первого и второго порядков с источником постоянного напряжения.

Указания к выполнению работы

Перед выполнением работы следует изучить раздел «Переходные процессы» по одному из учебников списка литературы, приведённого в конце настоящего пособия, и выполнить необходимые расчеты при заданных преподавателем параметрах электрических цепей и выходном напряжении генератора.

Краткие пояснения

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №1 - открытая онлайн библиотека Исследование переходных процессов в данной работе проводится при подключении электрической цепи к источнику постоянного напряжения, скачкообразно изменяющегося от ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №2 - открытая онлайн библиотека до ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №3 - открытая онлайн библиотека с периодом коммутации ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №4 - открытая онлайн библиотека (рис. 2.1).

Цепи RC и RL. Электрические цепи с одним реактивным элементом называются цепями первого порядка. Простейшими примерами таких цепей являются последовательные соединения резистивного и емкостного или индуктивного элементов (рис. 2.2). При подключении цепи к источнику постоянного напряжения токи и напряжения на ее элементах будут изменяться по экспоненциальным зависимостям, приведенным в таблице 2.1.

Скачкообразное изменение входного напря-жения RC-цепи вызывает ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №5 - открытая онлайн библиотека скачкообраз-ное изменение тока и напряжения на резистивном элементе с после-дующим уменьшением их до нуля по экспоненте, в то время как напряжение на емкостном элементе при скачках входного напряжения изменяется экспоненциально и непрерывно в момент коммутации.

В RL-цепи в момент коммутации происходит скачок напряжения на индуктивном элементе, а ток и напряжение на резисторе изменяются непрерывно.

Постоянная времени экспоненты переходного процесса t является важнейшим параметром, определяющим длительность переходного процесса, а также скорость изменения тока в цепи и напряжений на ее элементах. Экспериментально ее можно определить по любой точке с известным уровнем сигнала. Относительные уровни экспоненциальных сигналов вида ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №6 - открытая онлайн библиотека и ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №7 - открытая онлайн библиотека равны соответственно

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №8 - открытая онлайн библиотека и ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №9 - открытая онлайн библиотека (2.1)

где ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №10 - открытая онлайн библиотека – относительный уровень сигнала в момент времени ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №11 - открытая онлайн библиотека . Отсюда можно определить значение t, например, по времени ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №12 - открытая онлайн библиотека , т.е. по времени когда ток или напряжение на любом элементе цепи достигают половины своего амплитудного значения

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №13 - открытая онлайн библиотека (2.2)

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №14 - открытая онлайн библиотека Цепь RLC. Простейшей электрической цепью второго порядка является последовательное соединение резистивного, индуктивного и емкостного элементов (рис. 2.3). Переходные функции тока и напряжений на элементах цепи (см. таблицу 2.2) могут иметь апериодический или колебательный характер, т.е. эти функции могут иметь один или несколько экстремумов. Математически тип переходного процесса полностью определяется корнями характеристического уравнения ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №15 - открытая онлайн библиотека , которые зависят от соотношения параметров R, L и C. Изменить характер процесса можно вариацией любого из этих параметров или их сочетаний, однако проще всего это сделать изменением резистивного сопротивления R.

При апериодическом процессе переходные функции представляют собой сумму двух экспонент с постоянными времени

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №16 - открытая онлайн библиотека ,

причём ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №17 - открытая онлайн библиотека . Пренебрегая влиянием быстро затухающей экспоненты, длительность переходного процесса с достаточной точностью можно определить по первому корню характеристического уравнения:

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №18 - открытая онлайн библиотека , (2.3)

где – ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №19 - открытая онлайн библиотека , ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №20 - открытая онлайн библиотека .

Пользуясь выражениями (2.1), можно экспериментально определить эту длительность по времени нарастания напряжения на конденсаторе до значения равного 0,9 от установившегося значения – ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №21 - открытая онлайн библиотека как

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №22 - открытая онлайн библиотека . (2.4)

При колебательном процессе затухание d и частоту свободных колебаний w можно определить расчетным путем как

Таблица 2.1

  Переходные функции Начальные и установившиеся значения
    RC ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №23 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №24 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №25 - открытая онлайн библиотека
    RL ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №26 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №27 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №28 - открытая онлайн библиотека

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №29 - открытая онлайн библиотека и ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №30 - открытая онлайн библиотека . (2.5)

Экспериментально эти параметры определяются по двум соседним амплиту-дам колебаний тока ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №31 - открытая онлайн библиотека , ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №32 - открытая онлайн библиотека и периоду колебаний T:

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №33 - открытая онлайн библиотека и ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №34 - открытая онлайн библиотека . (2.6)

Таблица 2.2.

  Переходные функции Начальные и установившиеся значения
Апериодический процесс ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №35 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №36 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №37 - открытая онлайн библиотека
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №38 - открытая онлайн библиотека
Колебательный процесс ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №39 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №40 - открытая онлайн библиотека
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №41 - открытая онлайн библиотека

Программа работы

1. Исследование переходных процессов в цепях первого порядка.

1.1. Исследование переходного процесса в RC-цепи.

1.2. Исследование переходного процесса в RL-цепи.

2. Исследование переходных процессов в RLC-цепи.

2.1. Исследование апериодического переходного процесса.

2.2. Исследование колебательного переходного процесса.

Приборы и оборудование

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №42 - открытая онлайн библиотека Генератор сигналов специальной формы Г6‑15

2. Осциллограф двухканальный С1-83

3. Магазин сопротивлений Р4830

4. Магазин емкостей Р5025

5. Магазин индуктивностей Р567

Таблица 2.3.

Точки схемы рис. 2.4 Подключение входов осциллографа
RL; RC RLC
Апериодический режим Колебательный режим
I II III IV I II III IV
YI          
YI   YII   YI YI
    YI YI    
YII     YI YI YI      

Порядок выполнения работы

1. Исследование переходных процессов в цепях первого порядка.

a) Собрать электрическую схему, показанную на рис. 2.4.

b) Установить на магазинах сопротивлений, емкостей и индуктивностей значения параметров цепи, заданные преподавателем.

c) Установить прямоугольную форму выходного сигнала генератора Г6‑15, частоту 1 кГц и амплитуду 7 ¸ 8 В.

d) Подключить входы осциллографа в соответствии с таблицей 2.3 и соединить перемычкой точки 2 и 3, замкнув магазин индуктивностей.

e) ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №43 - открытая онлайн библиотека Включить и настроить осциллограф так, чтобы на экране было изображение сигналов приблизительно соответствующее одному периоду коммутации (рис. 2.5 а). При этом ручки плавной настройки вертикального отклонения каналов осциллографа должны быть зафиксированы в крайнем правом положении (по часовой стрелке).

f) Если максимальный уровень сигнала напряжения на конденсаторе (RC-цепь) или тока в индуктивности (RL-цепь) не совпадает с крайними горизонтальными линиями экрана, подстроить амплитуду генератора Г6‑15 так, чтобы совпадение с крайними линиями было точным (сигнал b(t) на рис. 2.5 а).

g) По шкале генератора Г6‑15 определить амплитуду сигнала Um и зарисовать изображение сигналов.

h) Смещая сигналы по горизонтали к центральной вертикальной линии экрана, измерить отрезки, соответствующие начальным и установившимся значениям тока и напряжения, а затем определить их, пользуясь таблицей 2.4, и сопоставить с расчетными значениями (таблица 2.1), после чего занести в таблицу 2.5.

i) Зафиксировать щелчком ручку плавной регулировки коэффициента развертки в правом положении, а затем переключателем развертки получить такое изображение, при котором точка пересечения сигнала ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №44 - открытая онлайн библиотека с центральной горизонтальной линией экрана будет располагаться возможно ближе к правому краю.

Таблица 2.4*

Цепь Канал осц. Сигнал на рис.2.5 Начальное значение Установившееся значение
RC YI ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №45 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №46 - открытая онлайн библиотека
YII ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №47 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №48 - открытая онлайн библиотека
RL YII ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №49 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №50 - открытая онлайн библиотека
YI ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №51 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №52 - открытая онлайн библиотека

j) Измерить отрезок ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №53 - открытая онлайн библиотека в делениях (2,3 дел на рис. 2.5 б) и, определив по положению переключателя коэффициента развертки значение ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №54 - открытая онлайн библиотека , найти время ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №55 - открытая онлайн библиотека , а затем постоянную времени экспоненты ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №56 - открытая онлайн библиотека по выражению (2.2). Сопоставить полученное значение ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №56 - открытая онлайн библиотека с расчетным значением ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №58 - открытая онлайн библиотека из таблицы 2.1 и занести эти данные в таблицу 2.5.

k) Переключить штекер перемычки из точки 2 в точку 4 (рис. 2.4) и повторить п.п. e-j для RL -цепи.

2. Исследование переходных процессов в RLC-цепи.

2.1. Апериодический переходный процесс.

a) Собрать электрическую схему, показанную на рис. 2.4.

b) Установить на магазине сопротивлений значение 6000 Ом, а на магазинах емкостей и индуктивностей значения, заданные преподавателем.

c) Установить прямоугольную форму выходного сигнала генератора Г6‑15, амплитуду 7 ¸ 8 В и заданную частоту.

d) Подключить вход осциллографа ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №59 - открытая онлайн библиотека к выходу генератора Г6‑15 и настроить его так, чтобы изображение на экране приблизительно соответствовало одному периоду коммутации.

e) Переключая вход ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №59 - открытая онлайн библиотека в соответствии с таблицей 2.3 и подстраивая при этом коэффициент вертикального отклонения так, чтобы изображение сигнала занимало возможно большую часть экрана, зарисовать сигналы напряжений на сопротивлении, индуктивности и емкости цепи.

f) ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №61 - открытая онлайн библиотека Подключить входы осциллографа ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №59 - открытая онлайн библиотека и ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №63 - открытая онлайн библиотека к зажимам катушки и конденсатора в соответствии с режимом IV таблицы 2.3.

g) Убедиться в том, что ручки плавной настройки вертикального отклонения обоих каналов зафиксированы в крайнем правом положении (по часовой стрелке). После чего, регулятором амплитуды генератора Г6‑15 подстроить напряжение Um так, чтобы максимальные значения сигналов ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №59 - открытая онлайн библиотека и ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №63 - открытая онлайн библиотека в точности соответствовали крайним горизонтальным линиям экрана (рис. 2.6 а) и записать полученное значение Um.

h) Вычислить начальные значения напряжений на индуктивности и конденсаторе ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №66 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №67 - открытая онлайн библиотека ; ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №68 - открытая онлайн библиотека и, сопоставив с расчетными значениями, полученными по таблице 2.2, занести их в таблицу 2.6.

i) Зафиксировать щелчком ручку плавной регулировки коэффициента развертки в крайнем правом положении (по часовой стрелке), а затем переключателем развертки получить такое изображение, при котором точка пересечения сигнала ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №69 - открытая онлайн библиотека (канал ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №59 - открытая онлайн библиотека ) с верхней горизонтальной пунктирной линией экрана будет располагаться возможно ближе к правому краю (рис. 2.6 б).

j) Измерить отрезок ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №53 - открытая онлайн библиотека в делениях (8,3 деления на рис. 2.6 б) и, определив по положению переключателя коэффициента развертки значение ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №54 - открытая онлайн библиотека , найти время ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №73 - открытая онлайн библиотека , а затем длительность переходного процесса ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №74 - открытая онлайн библиотека по выражению (2.4). Сопоставить полученное значение с расчетным значением ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №75 - открытая онлайн библиотека по выражению (2.3) и занести эти данные в таблицу 2.6.

2.2. Колебательный переходный процесс.

a) Собрать электрическую схему, показанную на рис. 2.4.

b) ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №76 - открытая онлайн библиотека Установить на магазине сопротивлений значение 600 Ом, а на магазинах емкостей и индуктивностей значения, заданные преподавателем.

c) Установить прямоугольную форму выходного сигнала генератора Г6‑15, амплитуду 6¸7 В и частоту в соответствии с заданием.

d) Подключить вход осциллографа ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №59 - открытая онлайн библиотека к выходу генератора Г6‑15 и настроить его так, чтобы изображение на экране приблизительно соответствовало одному периоду коммутации.

e) Переключая вход ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №59 - открытая онлайн библиотека в соответствии с таблицей 2.3 и подстраивая при этом коэффициент вертикального отклонения так, чтобы изображение сигнала занимало возможно большую часть экрана, зарисовать сигналы напряжений на емкости, индуктивности и сопротивлении цепи.

f) Подключить вход осциллографа ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №59 - открытая онлайн библиотека к сопротивлению R в соответствии с режимом IV таблицы 2.3. При этом сигнал на экране осциллографа будет соответствовать току в цепи, т.к. падение напряжения на резистивном сопротивлении всегда пропорционально току.

g) Убедиться в том, что нулевой уровень сигнала соответствует центральной горизонтальной линии экрана.

h) Подстроить коэффициент вертикального отклонения канала ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №59 - открытая онлайн библиотека так, чтобы изображение сигнала занимало возможно большую часть экрана (рис. 2.7 б).

i) Зафиксировать щелчком ручку плавной регулировки коэффициента развертки в крайнем правом положении (по часовой стрелке), а затем переключателем развертки получить такое изображение, при котором две первые волны колебаний будут занимать возможно большую часть экрана (рис. 2.7 б).

j) Измерить отрезок ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №53 - открытая онлайн библиотека в делениях (3,5 деления на рис. 2.7 б) и, определив по положению переключателя коэффициента развертки значение ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №54 - открытая онлайн библиотека , найти период колебаний ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №83 - открытая онлайн библиотека , а затем частоту wэ по выражению (2.6). Сопоставить полученное значение с расчетным значением wр по выражению (2.5) и занести эти данные в таблицу 2.7.

k) Смещая сигнал по горизонтали к центральной вертикальной линии экрана, измерить отрезки N1 и N2, соответствующие двум соседним амплитудам колебаний ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №31 - открытая онлайн библиотека и ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №32 - открытая онлайн библиотека (рис. 2.7 б). Полученные длины отрезков пропорциональны амплитудам, а т.к. для вычисления коэффициента затухания d используется отношение значений ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №86 - открытая онлайн библиотека , то вместо него в выражение (2.6) можно подставить отношение ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №87 - открытая онлайн библиотека и определить dэ.

l) Сопоставить полученное значение dэ с расчетным значением dр по выражению (2.5) и занести эти данные в таблицу 2.7.

Содержание отчета

1. Перечень приборов и оборудования.

2. Схемы проведения опытов.

3. Расчетные формулы и результаты.

4. Заполненные таблицы 2.4 ¸ 2.6.

5. Выводы по работе.


Таблица 2.5

R [Ом] C [мкФ] L [мГн] Тип данных ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №88 - открытая онлайн библиотека [мА] ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №89 - открытая онлайн библиотека [мА] ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №90 - открытая онлайн библиотека [B] ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №91 - открытая онлайн библиотека [В] t [мкс]
      эксп.          
расч.          
e [%]          
      эксп.          
расч.          
e [%]          

Таблица 2.6

Параметры элементов цепи R=6000 Ом ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №92 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №93 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №94 - открытая онлайн библиотека
L [мГн] C [мкФ] расч [В] эксп [В] e [%] расч [В] эксп [В] погр [%] расч [мкс] эксп [мкс] e [%]
                     

Таблица 2.7

Параметры элементов цепи R=600 Ом d w
L [мГн] C [мкФ] расч [c-1] эксп [c-1] e [%] расч [c-1] эксп [c-1] e [%]
               

Погрешность e в таблицах рассчитывается как ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №95 - открытая онлайн библиотека .



Лабораторная работа 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ПАССИВНЫХ

ДВУХПОЛЮСНИКОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ ОДНОФАЗНОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА

Цель работы – приобретение навыков экспериментального исследования цепей синусоидального тока с помощью наиболее распространенных приборов: амперметра, вольтметра, электронного осциллографа и генератора синусоидального напряжения с регулируемой амплитудой и частотой.

Указания к выполнению работы

К работе следует приступать после изучения раздела «Электрические цепи синусоидального тока» по одному из учебников списка литературы, приведённого в конце настоящего пособия. Выполнить расчеты для указанных преподавателем параметров элементов исследуемых цепей.

1. Описание лабораторной установки

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №96 - открытая онлайн библиотека
Лабораторная установка (рис.3.1) содержит генератор, усилитель, ампер-метр, вольтметр, двухканальный осциллограф и контактную панель.

Источником синусоидального периодического напряжения в установке служит генератор типа Г6-15. Амплитуду выходного напряжения генератора можно регулировать в пределах от 0,01 до 10 В, а частоту – от 0,001 Гц до 1000 Гц.

Напряжение с выхода генератора подаётся ко входным зажимам усилителя типа 100У-101. Выход усилителя подключается к зажимам «а» и «б» контактной панели, а клеммам «а1» и «б1» подключаются исследуемые электрические цепи (двухполюсники), схемы которых приведены в таблице 3.1. Схемы двухполюсников собирают с помощью магазина сопротивлений Р4830, магазина индуктивностей Р567 и магазина конденсаторов Р5025. К зажимам «а1» и «б1» подключен также вольтметр, измеряющий действующее значение напряжения на входе двухполюсника. Заданное значение напряжения устанавливается левой рукояткой «◄» на передней панели усилителя.

Между зажимами «а» и «а1» контактной панели последовательно со входом двухполюсника включен амперметр, измеряющий действующее значение синусоидального тока в цепи.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №97 - открытая онлайн библиотека Наблюдение сигналов напряжения и тока на входе двухполюсника, а также измерение фазового сдвига между ними, производится с помощью двухканального осциллографа типа С1-83. Для наблюдения входного тока между зажимами «б» и «б1» контактной панели последовательно со входом включен измерительный резистор (шунт) с малым сопротивлением R0. При указанной на рисунке 3.1 схеме включения входов осциллографа луч канала «YI» описывает кривую напряжения u(t), а луч канала «YII» – кривую тока i(t) (рис.3.2).

2. Программа работы

Для каждого двухполюсника таблицы 3.1. производится измерение Действующих значений входного напряжения и тока, а также фазового сдвига между ними и результаты сравниваются с расчётными значениями. Параметры элементов исследуемых цепей, амплитуды и частоты выходного напряжения генератора указываются на стенде или задаются преподавателем.

3. Методика выполнения работы

Методика выполнения каждого из 9 пунктов работы состоит в следующем.

· Собрать схему двухполюсника в соответствии с таблицей 3.1 и установить на магазинах заданные параметры элементов.

· Установить заданную частоту напряжения генератора рукояткой «Частота» на его передней панели.

· Рукоятками «Амплитуда» генератора и «◄» усилителя установить заданное действующее значение напряжения U на зажимах двухполюсника, измеряя его вольтметром.

· С помощью амперметра измерить действующее значение тока в цепи.

Таблица.3.1.*

Схема двухполюсника Расчётные соотношения
1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №98 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №99 - открытая онлайн библиотека
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №100 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №101 - открытая онлайн библиотека
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №102 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №103 - открытая онлайн библиотека
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №104 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №105 - открытая онлайн библиотека
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №106 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №107 - открытая онлайн библиотека
6. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №108 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №109 - открытая онлайн библиотека
7. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №110 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №111 - открытая онлайн библиотека
8. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №112 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №113 - открытая онлайн библиотека
9. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №114 - открытая онлайн библиотека ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ 1 страница - №115 - открытая онлайн библиотека

· Измерить фазовый сдвиг j между напряжением на зажимах двухполюсника и током, используя двухканальный осциллограф С1-83. Для этого нужно получить на экране осциллографа кривые напряжения и тока, как показано на рисунке 3.2, а затем вычислить величину фазового сдвига по формуле j = 180°×Dh/h, где h - половина периода синусоиды, измеренная в мм по экрану осциллографа, а Dh - расстояние между моментами перехода синусоид напряжения и тока от отрицательных значений к положительным. Если ток отстает от напряжения, как показано на рис.3.2, то j > 0, если опережает - то j < 0.