Исследование на ЭВМ резонансных явлений в пассивном и активном последовательном колебательном контуре
Исследование основные положения теории цепей о резонансе напряжений. Отношение волнового сопротивления к резистивному. Изучение характеристики одиночного последовательного пассивного и активного колебательного контура с помощью программы Micro-Cap.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.02.2022 |
| Размер файла | 1,1 M |
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/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство связи Ордена Трудового Красного Знамени
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Московский технический университет связи и информатики»
Кафедра ТЭЦ
Лабораторная работа
«Исследование на ЭВМ резонансных явлений в пассивном и активном последовательном колебательном контуре»
Москва, 2021
Введение
напряжение сопротивление колебательный резистивный
Цель: С помощью программы Micro-Cap исследовать характеристики одиночного последовательного пассивного и активного колебательного контура при различных добротностях.
Задачи: Изучить основные положения теории цепей о резонансе напряжений стр. 84-97 [1], стр. 113-121 [2], стр. 4-18 [3], стр. 49-63 [4] и стр. 162-163, 168-170 [5]. Выполнить предварительный расчет, письменно ответить на вопросы для самопроверки.
Решение
Схемы
На рисунке 1 представлена схема цепи пассивного последовательного колебательного контура с сопротивлением R = 160 Ом
Рисунок 1 - Схема цепи пассивного последовательного колебательного контура с сопротивлением R = 160 Ом
На рисунке 2 представлена схема цепи пассивного последовательного колебательного контура с сопротивлением R = 640 Ом
Рисунок 2 - Схема цепи пассивного последовательного колебательного контура с сопротивлением R = 640 Ом
На рисунке 3 представлена схема активного колебательного контура с гиратором при сопротивлении R = 0,1 Ом.
Рисунок 3 - Схема активного колебательного контура с гиратором при сопротивлении R = 0,1 Ом.
На рисунке 4 представлена схема активного колебательного контура с гиратором при сопротивлении R = 0,2 Ом.
Рисунок 4 - Схема активного колебательного контура с гиратором при сопротивлении R = 0,2 Ом.
Расчётные формулы
В таблице 1 представлены расчёты
Таблица 1
|
По предварительному расчету U1=1 В, f0 = 4,8 кГц, C = 20 нФ, L = 55 мГн |
||||||||
|
R, ом |
с, ом |
Q |
f1, Гц |
f2, Гц |
П, Гц |
I0, мА |
f0, кГц |
|
|
160 |
1657,864 |
10,36 |
4573,962 |
3962,105 |
463,2467 |
6,25 |
4,8 |
|
|
640 |
1657,864 |
2,59 |
3962,105 |
5815,091 |
1852,987 |
1,56 |
4,8 |
|
|
Получено экспериментально |
||||||||
|
R, ом |
f0, кГц |
I0, мА |
f1, Гц |
f2, Гц |
П, Гц |
Q |
||
|
160 |
4,8 |
6,25 |
4573 |
5036 |
463 |
10,36 |
||
|
640 |
4,8 |
1,56 |
3955 |
5823 |
1868 |
2,57 |
||
|
Гиратор |
||||||||
|
По предварительному расчету U1=1 В, f0 = 5 кГц, C1 = 1 мкФ, G = 0.1 Ом |
Получено экспериментально |
|||||||
|
R, Ом |
C2, мкФ |
f0, кГц |
||||||
|
0,1 |
10,13 |
5 |
Графики
На рисунке 5 для величины R=160 Ом представлены графики зависимости входного сопротивления от частоты (MAG(V(V1)/I(R1)), син.), действительной части входного сопротивления от частоты (RE(V(V1)/I(R1)), кр.) и мнимой части входного сопротивления от частоты (IM(V(V1)/I(R1)), зел.).
Рисунок 5 - графики зависимости входного сопротивления от частоты, действительной части входного сопротивления от частоты и мнимой части входного сопротивления от частоты.
На рисунке 6 для величины R=640 Ом представлены графики зависимости входного сопротивления от частоты (MAG(V(V1)/I(R1)), син.), действительной части входного сопротивления от частоты (RE(V(V1)/I(R1)), кр.) и мнимой части входного сопротивления от частоты (IM(V(V1)/I(R1)), зел.).
Рисунок 6 - Графики зависимости входного сопротивления от частоты, действительной части входного сопротивления от частоты и мнимой части входного сопротивления от частоты.
На рисунке 7 представлены графики зависимости фазы входного сопротивления от частоты при различных сопротивлениях (PHASE(V(V1)/I(R1)), 160 и 640 Ом).
Рисунок 7 - графики зависимости фазы входного сопротивления от частоты при различных сопротивлениях.
На рисунке 8 представлены графики зависимости модуля входного тока от частоты при различных сопротивлениях (MAG(I(R1)), 160 и 640 Ом).
Рисунок 8 - графики зависимости модуля входного тока от частоты при различных сопротивлениях.
На рисунке 9 представлены графики зависимости модуля входного тока от частоты при различных значениях индуктивности (MAG(I(R1)), 55 и 110 мГн).
Рисунок 9 - графики зависимости модуля входного тока от частоты при различных значениях индуктивности.
На рисунке 10 представлены графики зависимости модуля входного тока от частоты при различных значениях ёмкости (MAG(I(R1)), 20 и 40 нФ).
Рисунок 10 - графики зависимости модуля входного тока от частоты при различных значениях ёмкости.
На рисунке 11 представлен график резонансной кривой, т.е. зависимость модуля входного тока от частоты (MAG(I(R1))) при R = 0,1 Ом.
Рисунок 11 - график резонансной кривой при R = 0,1 Ом.
На рисунке 12 представлен график резонансной кривой, т.е. зависимость модуля входного тока от частоты (MAG(I(R1))) при R = 0,2 Ом.
Рисунок 12 - график резонансной кривой при R = 0,2 Ом.
Контрольные вопросы
1. Почему резонанс в последовательном пассивном колебательном контуре называется резонансом напряжений?
Отношение волнового сопротивления к резистивному с/R = Q, называется добротностью контура. Таким образом, добротность равна отношению напряжения на реактивном элементе контура к напряжению на резисторе или на входе в режиме резонанса. Поэтому резонанс в последовательном контуре называется резонансом напряжений.
2. Как рассчитывается резонансная частота сложного пассивного колебательного контура и как она рассчитывается для схем, содержащих гиратор?
Для пассивного колебательного контура:
Для схемы, содержащей гиратор:
3. Что такое добротность последовательного пассивного колебательного контура?
Добротность колебательного контура - это величина, показывающая во сколько раз запасы энергии в контуре больше потерь энергии за один период колебаний.
4. Что такое полоса пропускания последовательного пассивного колебательного контура? Какие существуют способы расчета полосы пропускания?
Полоса пропускания последовательного пассивного колебательного контура - это диапазон частот, в пределах которого значение АЧХ составляет не менее, чем от её максимального значения на резонансной частоте.
5. Выведите уравнения, с помощью которых рассчитывают входные АЧХ и ФЧХ последовательного пассивного колебательного контура.
Зависимость тока в контуре или напряжения на реактивных элементах от частоты питающего генератора при постоянном по величине напряжении генератора называется резонансной кривой или амплитудно-частотной характеристикой контура.
Для сравнения различных контуров резонансные кривые строят в относительном масштабе. Амплитудно-частотная характеристика в относительном масштабе контура, запишется как отношение тока в контуре на любой частоте к току в контуре на резонансной частоте:
Реактивное сопротивление контура равно:
- относительная расстройка контура
Тогда АЧХ:
где - Обобщенная расстройка контура.
АЧХ:
ФЧХ::
Заключение
Вывод: с помощью программы Micro-Cap исследованы характеристики одиночного последовательного пассивного и активного колебательного контура при различных добротностях.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Экспериментальное исследование частотных и резонансных характеристик последовательного контура. Анализ влияния активного сопротивления на вид резонансных кривых. Особенности и методика настройки последовательного контура на резонанс с помощью емкости.
лабораторная работа [341,2 K], добавлен 17.05.2010Определение влияния активного, индуктивного и емкостного сопротивления на мощность и сдвиг фаз между током и напряжением в электрической цепи переменного тока. Экспериментальное исследование резонансных явлений в параллельном колебательном контуре.
лабораторная работа [393,4 K], добавлен 11.07.2013Основные первичные и вторичные параметры колебательного контура в идеальном и практическом вариантах. Определение возможных режимов установившихся гармонических колебаний в параллельном колебательном контуре. Сущность и порядок режима резонансных токов.
лекция [137,6 K], добавлен 01.04.2009Исследование резонансных явлений в последовательном контуре электрической цепи на электронной модели в пакете Multisim. Угловая и циклическая резонансная частота. Активное сопротивление для заданной добротности. Полное и реактивное сопротивления.
лабораторная работа [424,7 K], добавлен 27.12.2014Исследование последовательного и параллельного колебательного контура. Получение амплитудно-частотных и фазово-частотнх характеристик. Определение резонансной частоты. Добротности последовательного и параллельного контура, различия между их значениями.
лабораторная работа [277,5 K], добавлен 16.04.2009Назначение и возможности пакета Electronics Workbench. Сравнение свойств емкостей и индуктивностей в цепях постоянного и переменного напряжений. Исследование схемы делителя напряжения. Расчет резонансной частоты и сопротивления колебательного контура.
лабораторная работа [1,1 M], добавлен 15.10.2013Изучение резонансных явлений в последовательном контуре на электронной модели в пакете Multisim. Вычисление значения скорости резистора, емкости конденсатора и индуктивности катушки. Нахождение теоретического и практического импеданса электрической цепи.
лабораторная работа [1,8 M], добавлен 27.12.2014Исследование асинхронного трехфазного двигателя с фазным ротором. Схема последовательного и параллельного соединения элементов для исследования резонанса напряжений. Резонанс напряжений, токов. Зависимость тока от емкости при резонансе напряжений.
лабораторная работа [249,7 K], добавлен 19.05.2011Расчет эквивалентных параметров цепей переменного тока. Применение символического метода расчета цепей синусоидального тока. Проверка баланса мощностей. Исследование резонансных явлений в электрических цепях. Построение векторных топографических диаграмм.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 09.02.2013Исследование характера изменений параметров электрической цепи. Составление компьютерной схемы. Построение графиков при изменении величины активного сопротивления и индуктивности катушки. Исследование при изменении величины активного сопротивления.
лабораторная работа [733,7 K], добавлен 11.01.2014Расчет схемы и частотных характеристик пассивного четырехполюсника, активного четырехполюсника и их каскадного соединения. Нули и полюса пассивного четырехполюсника. Амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики пассивного четырехполюсника.
курсовая работа [511,6 K], добавлен 14.01.2017Синтез реактивных двухполюсников; анализ схемы пассивного фильтра и расчет эквивалентных активного ARC и пассивного Т-образного фильтра. Рассмотрение теоретической зависимости входного сопротивления четырехполюсника в режиме холостого хода от частоты.
курсовая работа [686,6 K], добавлен 28.01.2013Схема пассивного четырехполюсника. Проверка принципа взаимности. Схема каскадного соединения пассивного и активного четырехполюсников. Коэффициенты передачи четырехполюсников и их каскадного соединения. Положительное направление токов и напряжений.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 04.09.2012Электрическая цепь при последовательном и параллельном соединении элементов с R, L и C, их сравнительные характеристики. Треугольник напряжений и сопротивлений. Понятие и свойства резонанса токов и напряжений, направления и особенности его регулирования.
реферат [344,8 K], добавлен 27.07.2013Метод комплексных амплитуд. Напряжение на активном сопротивлении. Применение комплексных величин для расчётов цепей переменного тока. Отношение комплексной амплитуды напряжения к амплитуде силы тока. Определение комплексного сопротивления участка цепи.
реферат [280,7 K], добавлен 20.03.2016Практическая проверка и определение физических явлений, происходящих в цепи переменного тока при последовательном соединении резистора, индуктивной катушки и конденсатора. Получение резонанса напряжений, построение по опытным данным векторной диаграммы.
лабораторная работа [32,3 K], добавлен 12.01.2010Понятие 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 05.01.2017Основные 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 05.12.2014Динамика контура тока с аналоговым пропорционально-интегрально-дифференциальным регулятором. Ограничение нагрузки электропривода в системе подчинённого регулирования с помощью релейного регулятора в контуре тока якоря. Расчёт с помощью программы Matlab.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 29.01.2015Расчет пассивного LCR-ФВЧ третьего порядка и разработка схемы в Micro-Cap. Моделирование схемы в частотной области. Оценка влияния добротностей катушек индуктивностей на параметры устройства. Матрица главных сечений, ее проектирование и характеристика.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 03.06.2015
