Исследование электрической цепи
Экспериментальное исследование апериодических и колебательных переходных процессов в линейных электрических цепях первого и второго порядков. Определение индуктивности напряжения и сопротивления цепи. Максимальное значение тока при резонансе напряжений.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.10.2015 |
| Размер файла | 457,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ХАБАРОВСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОКОММУНИКАЦИЙ ГОУ ВПО СИБГУТИ
КАФЕДРА ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ И ЦЕПЕЙ
Лабораторная раба
ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В НЕРАЗВЕТВЛЁННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
Задание 1.
Задаём параметры элементов схем согласно варианта ( №8):
U= 5 В
R = 2= 2
= int( 100/ ) , мкФ
=10 int( 100/ ) , мГн
Определяем численные значения
= int( 100/ )= 2 мкФ = 2 х Ф,
=10 int( 100/ )= 2 мГн = 20 х Гн.
= 2 = 200 Ом
R = 2= 2 х 200 = 400 Ом
Вычерчиваем схему цепи (рис.1)
Далее определяем постоянную времени цепи
= L / R
= 20 х / 400 = 5 х c
Коэффициент затухания
=1/
= 1/ 5 х = 2 x
Напряжение на индуктивности в моменты времени
(0) , () ,()()
=
= = 5 B
= = = 1,84 B
= = = 0,68 B
= = = 0,25 B
Напряжение на сопротивлении в моменты времени
(0) , () ,()()
= )
= = 0 B
= = = 3,16 B
= = = 4,32 B
= = )= 4,75 B
Таблица 1.
|
Параметр / моменты времени |
Напряжение на индуктивности , B |
Напряжение на сопротивлении |
|||
|
рассчитано |
измерено |
рассчитано |
измерено |
||
|
0 |
5 |
0 |
|||
|
1,84 |
3,16 |
||||
|
0,68 |
4,32 |
||||
|
0,25 |
4,75 |
Изображаем на графике зависимости
Задание 2
Задаём параметры элементов схем согласно варианта :
U= 5 В
R = 0,1= 2
= int( 100/ ) , мкФ
=10 int( 100/ ) , мГн
Определяем численные значения
= int( 100/ )= 2 мкФ = 2 х Ф,
=10 int( 100/ )= 2 мГн = 20 х Гн.
= 2 = 200 Ом
R = 0,1 х 200 = 20 Ом
Вычерчиваем схему цепи (рис. 2)
Так как сопротивление R значительно меньше критического сопротивления для контура, колебания будут затухающими.
Рассчитываем параметры:
Коэффициент затухания
= R/2L
= 20 / 2x20 х =500
Собственная угловая частота идеального контура
= 1/
= 1/ = 5000 рад/с
Собственная угловая частота реального контура
=
= = 4975 рад/с
Постоянная времени цепи
= 1 /
= 1 / = 0,002
Период собственных колебаний
= 2р /
= 1,26 х
Декремент затухания
=
= = 1,88
Логарифмический декремент затухания
= = 0,63
Задание 3.
Собираем на рабочем поле программы EWB схему цепи по рис. 1, файл lr14-1.ewb
= 0,2 Ом
= ( 100 / ), мГн = 35 мГн
== 100 + 10 х 8 мкФ , == 180 мкФ
= ( 25 / ), мГн =8,8 мГн
Заносим в сводную таблицу определённые значения:
Таблица 2.
|
Вариант №8 |
||
|
Контур |
Контур |
|
|
E = 5 В |
E = 5 В |
|
|
e= 7,071 В |
e= 7,071 В |
|
|
= 3 Ом |
== 0,2 Ом |
|
|
= 35 мГн |
=8,8 мГн |
|
|
=180 мкФ |
= 180 мкФ |
Далее вычерчиваем схему для расчёта и рассчитываем частоты резонансов, значения токов, напряжений, углы сдвига фаз ц и заносим рассчитанные значения в таблицу
Резонансная частота контура ( резонанс напряжений):
=
= = 63,4 Гц
Характеристическое сопротивление контура :
= ;
= = 13,94 Ом
Добротность контура
Q = ;
Q = = 4,65
Максимальное значение тока при резонансе напряжений:
= ;
= = 2,36 А
При резонансе напряжений :
= = QU ;
= =4,65 х 7,071 = 32,9 В
Характеристическое сопротивление контура :
= ;
= = 6,99 Ом
Резонансная частота контура ( угловая)
= х
= х =794,5 рад/с
Циклическая резонансная частота контура
=
= = 126,5 Гц
Проводимость ветви
= ;
= = 0,143 См
Проводимость ветви
= ;
= = 0,143 См
Общая проводимость контура :
= + = +
= + = 0,0081 См
Добротность контура :
Q = =
Q = = 17,5
Ток I при резонансе токов имеет минимальное значение:
= U
= 7,071 x 0,0081 = 0,058 А ,
0,058 А= 58 мА
Ток в ветвях конденсатора и индуктивности:
= = Q
= = 0,058 x 17,5 = 1,01 А
Определяем фазовые углы и :
= =
= =
= =
= =
Так как расчётная частота контура около 126 Гц, сделаю таблицу 3 более расширенной в сравнении с рекомендованной до 160 Гц, для выявления пика резонанса токов и его изучения:
Таблица 3.
|
Ток, напряжение |
Рассчитано |
Измерено |
|||||||||||||||
|
Частота, Гц |
Частота, Гц |
||||||||||||||||
|
, 63,4 Гц |
, 126,5 Гц |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
||
|
2,36 |
0,31 |
0,53 |
1,01 |
2,19 |
1,63 |
0,93 |
0,65 |
0,5 |
0,41 |
0,35 |
Не измерялось |
||||||
|
,В |
7,071 |
0,93 |
1,6 |
3,03 |
6,57 |
4,89 |
2,81 |
1,96 |
1,52 |
1,25 |
1,07 |
||||||
|
,В |
32,9 |
2,09 |
4,75 |
11,2 |
29,3 |
25,4 |
16,7 |
13,1 |
11,3 |
10,9 |
9,6 |
||||||
|
32,9 |
9,09 |
11,6 |
17,6 |
31,8 |
20,3 |
10,2 |
6,36 |
4,44 |
3,31 |
2,61 |
|||||||
|
, А |
1,01 |
4,17 |
3,14 |
2,5 |
2,1 |
1,8 |
1,57 |
1,4 |
1,26 |
1,14 |
1,0 |
0,97 |
0,9 |
0,84 |
0,78 |
||
|
,А |
1,01 |
0,25 |
0,32 |
0,4 |
0,5 |
0,56 |
0,65 |
0,72 |
0,81 |
0,9 |
0,97 |
1,05 |
1,13 |
1,21 |
1,3 |
||
|
0,058 |
3,93 |
2,82 |
2,11 |
1,61 |
1,23 |
0,93 |
0,67 |
0,45 |
0,26 |
0,1 |
0,1 |
0,23 |
0,37 |
0,51 |
При этом для изучения резонанса напряжений достаточно сделать измерения до 120 Гц.
Задание 4.
Рассчитываем параметры контуров и по экспериментальным данным а) добротность:
;
= 4,6
;
= 17,4
б) характеристическое сопротивление и характеристическая проводимость:
= 13,83 Ом
= = 0,143 См
в) полоса пропускания последовательного и параллельного контуров:
=
= 14 Гц
=
= 7 Гц
Задание 5
Строим АЧХ токов и напряжений. На рисунках 3 и 4 представлены кривые при РН, а на рис.5 - при резонансе токов (РТ). Амплитудно-частотная характеристика напряжений на индуктивности и ёмкости
Амплитудно-частотная характеристика потребляемого тока индуктивностью, ёмкостью,
параллельным контуром при резонансе токов.
Выводы
колебательный электрический индуктивность резонанс
Выводы по лабораторной работе о влиянии частоты на характер изменения резонансных кривых последовательного и параллельного контуров. Анализируя динамику изменения напряжения на элементах последовательного контура по графику (рис.), видим, что на частотах ниже резонансной напряжение на ёмкости меньше, чем на индуктивности. По мере приближения к частоте резонанса разность напряжений на элементах уменьшается. На частоте резонанса напряжения равны и максимальны, ток через контур максимален (рис.), а с увеличением частоты напряжение на ёмкости становится меньше, чем на индуктивности. Такое распределение объясняется тем, что с увеличением частоты реактивное сопротивление ёмкости уменьшается, а индуктивности - увеличивается.
Аналогичные выводы можно сделать и для параллельного контура (рис.): на частотах ниже резонансной ток через ёмкость меньше, чем через индуктивность, на частоте резонанса токи равны, на частотах выше резонансной ток через ёмкость больше, чем через индуктивность. На резонансной частоте ток через контур минимален, меньше, чем отдельно взятые токи через элементы контура, что объясняется процессом перераспределения энергии электрического и магнитного полей между L и С: когда энергия электрического поля конденсатора максимальна, энергия магнитного поля индуктивности минимальна, и наоборот. На частотах, отличных от резонансной, возникает фазовый сдвиг между током и напряжением, условие полного перераспределения энергии нарушается, ток через контур увеличивается. В процессе выполнения работы выяснилось, что рассчитанные значения частот резонанса, характеристического сопротивления, добротности, полосы пропускания контуров практически не отличаются от определённых практическим путём, что говорит о правильности расчётов.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Переходные процессы в цепях первого и второго порядков. Расчет электрической цепи, состоящей из катушки индуктивности, емкости, сопротивлений, источника ЭДС. Способы нахождения токов и напряжений. Реакции в цепи на произвольное импульсное воздействие.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 08.01.2016Характеристика методов анализа нестационарных режимов работы цепи. Особенности изучения переходных процессов в линейных электрических цепях. Расчет переходных процессов, закона изменения напряжения с применением классического и операторного метода.
контрольная работа [538,0 K], добавлен 07.08.2013Расчёт переходных процессов в электрических цепях классическим и операторным методами, с помощью интеграла Дюамеля. Премущества и недостатки методов. Изображение тока через катушку индуктивности. Аналитическое описание функции входного напряжения.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 16.06.2011Расчёт переходных процессов в электрической цепи по заданным схемам: для определения начальных условий; определения характеристического сопротивления; нахождения принужденной составляющей; и временным диаграммам токов и напряжений в электрической цепи.
курсовая работа [324,9 K], добавлен 24.01.2011Исследование линейной электрической цепи. Расчет источника гармонических колебаний, тока, напряжения, баланса мощностей электромагнитной системы. Реактивное сопротивление выходных зажимов четырехполюсника. Расчет переходных процессов классическим методом.
курсовая работа [830,6 K], добавлен 11.12.2012Понятие о электрических цепях и резонансе в физике. Характеристика линейной электрической цепи. Резонанс напряжений, токов, в разветвленной цепи, взаимной индукции. Понятие нелинейных электрических цепей. Параметрический резонанс в нелинейном контуре.
курсовая работа [867,4 K], добавлен 05.01.2017Влияние величины индуктивности катушки на электрические параметры цепи однофазного синусоидального напряжения, содержащей последовательно соединенные катушки индуктивности и конденсатор. Опытное определение условий возникновения резонанса напряжений.
лабораторная работа [105,2 K], добавлен 22.11.2010Расчет источника гармонических колебаний. Определение резонансных режимов электрической цепи. Расчет переходных процессов классическим методом. Определение установившихся значений напряжений и токов в электрических цепях при несинусоидальном воздействии.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 18.11.2012Исследование линейной электрической цепи: расчет источника гармонических колебаний и четырехполюсника при синусоидальном воздействии; определение параметров резонансных режимов в цепи; значения напряжений и токов при несинусоидальном воздействии.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 30.08.2012Расчет переходного процесса. Амплитудное значение напряжения в катушке. Значение источника напряжения в момент коммутации. Начальный закон изменения напряжения. Метод входного сопротивления. Схема электрической цепи для расчета переходного процесса.
курсовая работа [555,6 K], добавлен 08.11.2015Сущность расчета переходных процессов в электрических цепях первого и второго порядков. Построение временных диаграмм токов и напряжений. Составление и решение характеристических уравнений. Расчет форм и спектров сигналов при нелинейных преобразованиях.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.07.2012Специфические особенности расчета цепи постоянного тока классическим методом. Характеристика и расчет цепи постоянного тока операторным методом. Сравнительный анализ результатов произведенных расчетов. Особенности расчета цепи синусоидального тока.
реферат [863,1 K], добавлен 30.08.2012Расчет линейной электрической цепи при периодическом несинусоидальном напряжении, активной и полной мощности сети. Порядок определения параметров несимметричной трехфазной цепи. Вычисление основных переходных процессов в линейных электрических цепях.
контрольная работа [742,6 K], добавлен 06.01.2011Расчет линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока. Определение реактивного сопротивления элементов, составление баланса активных и реактивных мощностей с целью исследования переходных процессов в одно- и трехфазных электрических цепях.
контрольная работа [8,2 M], добавлен 14.05.2010Расчет источника гармонических колебаний. Запись мгновенных значений тока и напряжения в первичной обмотке трансформатора и построение их волновых диаграмм. Расчет резонансных режимов в электрической цепи. Расчет напряжения в схеме четырехполюсника.
курсовая работа [966,0 K], добавлен 11.12.2012Классический метод расчёта и анализ цепи до коммутации. Режим постоянного тока и сопротивление индуктивности. Анализ установившегося процесса в цепи после коммутации. Определение постоянных интегрированием и нахождение собственных чисел матрицы.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 11.03.2012Определение закона изменения во времени тока или напряжения после коммутации в одной из ветвей электрической цепи классическим (по закону Кирхгофа) и операторным способами. Построение графика времени на основе полученного аналитического выражения.
контрольная работа [438,8 K], добавлен 07.03.2011Расчет переходного процесса в электрической цепи I порядка. Методика вычисления переходного процесса, протекающего в электрической цепи с двумя реактивными элементами. Зависимость от времени напряжения и тока реактивного элемента после коммутации.
контрольная работа [47,8 K], добавлен 27.10.2010Определение эквивалентного сопротивления и напряжения электрической цепи, вычисление расхода энергии. Расчет силы тока в магнитной цепи, потокосцепления и индуктивности обмоток. Построение схемы мостового выпрямителя, выбор типа полупроводникового диода.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 28.12.2013Основные законы электрических цепей. Освоение методов анализа электрических цепей постоянного тока. Исследование распределения токов и напряжений в разветвленных электрических цепях постоянного тока. Расчет цепи методом эквивалентных преобразований.
лабораторная работа [212,5 K], добавлен 05.12.2014
