Компьютерный анализ частотных характеристик последовательного колебательного контура с использованием программы FASTMEAN
Исследование последовательного колебательного контура. Расчет резонансной частоты, добротности и ширины полосы пропускания последовательного колебательного контура. Изучение влияния величины резистивного сопротивления на частотные характеристики цепи.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.05.2022 |
| Размер файла | 557,3 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 агентство связи
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Санкт-петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»
Институт непрерывного образования
Лабораторная работа
По дисциплине: Теоретические основы электротехники
Тема:
Компьютерный анализ частотных характеристик последовательного колебательного контура с использованием программы FASTMEAN
Фамилия: Туровская Л.М.
Курс: 2 Группа: ОБ-91з
Проверил: к.т.н.,
доцент Черных Ю.К.
Санкт-Петербург - 2021
Отчет по лабораторной работе
Цель работы: компьютерный анализ частотных характеристик последовательного колебательного контура с помощью программы FASTMEAN.
Ход работы
1. В соответствии с заданием, предстоит исследовать последовательный колебательный контур.
N = 7, следовательно
R = 39,8*N = 278,6 Ом;
L = 3,17*N = 22,19 мГн;
C = 0,5/N = 0,0714 мкФ = 71,4 нФ.
Рассчитаем резонансную частоту f0, добротность Q и ширину полосы пропускания 2Дf* последовательного колебательного контура по формулам:
Рассчитаем частоты fmaxL и fmaxC, при которых напряжения индуктивности UL и емкости UC максимальны:
Рассчитаем на резонансной частоте значения АЧХ, соответствующих передаточным функциям:
, , .
Выразим эти передаточные функции через сопротивления:
, , .
На резонансной частоте входное сопротивление носит резистивный характер, а сопротивление реактивных элементов равны друг другу по абсолютной величине и называются характеристическим (волновым) сопротивлением контура
Следовательно,
,
.
Результаты расчетов занесем в таблицу в графу «Предварительный расчет».
|
Предварительный расчет |
Значение R |
f0 |
Q |
2Дf* |
fmaxL |
fmaxC |
||||
|
Ом |
Гц |
- |
Гц |
Гц |
Гц |
- |
- |
- |
||
|
R |
3998,456 |
2,001 |
1998,229 |
4274,224 |
3740,480 |
1 |
2,001 |
2,001 |
||
|
Результаты расчета на ПК |
R |
3986,013 |
2,006 |
1996,892 |
4274,131 |
3741,312 |
0,999 |
2,006 |
1,995 |
|
|
0,55R |
3993,783 |
3,645 |
1095,571 |
4074,903 |
3922,007 |
0,999 |
3,671 |
3,633 |
||
|
0,1R |
4000 |
19,799 |
202,021 |
4000,772 |
3997,683 |
0,998 |
19,99 |
20,013 |
Замечание 1. Отсутствуют номера таблиц: Таблица 1, Таблица 2.
Значения параметров контура приведены в табл. 1.
Результаты расчёта занесём в табл. 2 в графу «Предварительный расчёт».
Замечание 2. Отсутствуют номера рисунков: Рис. 1, Рис. 2, Рис. 3, Рис. 4, Рис. 5, Рис. 6.
Замечание 3. На рис. 2 отсутствует текст АЧХ, ФЧХ на резисторе.
Замечание 4. На рис. 2. на графике ФЧХ() отсутствуют показания электронной линейки ПК на резонансной частоте.
резонансный частота колебательный контур цепь
2. Работа в FASTMEAN
Построим схему
Рассчитаем и исследуем влияние величины сопротивления R на частотные характеристики цепи, рассматривая в качестве выходной величины напряжение на резистивном сопротивлении R в диапазоне частот 1Гц ? f ? 10кГц, выбрав число расчетных точек равным 1000, как описано в задании на лабораторную работу.
В результате мы получили семейство резонансных кривых:
Проведём детальный анализ частотных характеристик в узком диапазоне частот, включающем полосу пропускания, выделив часть графиков вблизи резонансной частоты. По полученным графикам, поочередно для каждого значения R, с помощью электронной линейки определим максимальное значение амплитудно-частотной характеристики , резонансную частоту f0, при которой максимально, и граничные частоты f-1 и f1 полосы пропускания, при которых
.
Рассчитаем ширину полосы пропускания контура 2Дf * = f1 - f-1.
Полученные значения, f0 и 2Дf* заносим в таблицу в графу «Результаты расчета на ПК».
Также рассчитаем добротность контура для найденных по графикам величин f0, и 2Дf* при трех значениях параметра резистивного сопротивления: заданного R, 0,1R и 0,55R.
1) При R = 27,86 Ом:
f0 = 4000 Гц;
= 0,998;
= 0,7100;
= 0,6971;
f-1 = 3900,543 Гц;
f1 = 4102,564 Гц;
2Дf * = 4102,564-3900,543 = 202,021 Гц;
= 19,799.
2) При R = 153,23 Ом:
f0 = 3993,783 Гц;
= 0,999;
= 0,708;
= 0,707;
f-1 = 3488,733 Гц;
f1 = 4584,304 Гц;
2Дf * = 4584,304-3488,733 = 1095,571 Гц;
= 3,645.
3) При R = 278,6 Ом:
f0 = 3986,013 Гц;
= 0,999;
= 0,707;
= 0,707;
f-1 = 3123,543 Гц;
f1 = 5120,435 Гц;
2Дf * = 5120,435-3123,543 = 1996,892 Гц;
= 2,006.
Рассчитаем амплитудно-частотные характеристики цепи, используя в качестве выходных величин напряжения на индуктивности и на емкости:
, ,
в диапазоне частот 1Гц ? f ? 10кГц, выбрав число расчетных точек равным 1000.
АЧХ на индуктивности:
Замечание 5. На рис. 3 отсутствует текст АЧХ, ФЧХ на индуктивности.
Замечание 6. На рис. 3. на графике ФЧХ() отсутствуют показания электронной линейки ПК на резонансной частоте.
Замечание 7. На рис. 4 отсутствует текст АЧХ, ФЧХ на ёмкости.
Замечание 8. На рис. 4. на графике ФЧХ() отсутствуют показания электронной линейки ПК на резонансной частоте.
АЧХ на емкости
Проведём детальный анализ частотных характеристик, выделив часть графиков вблизи резонансной частоты, и найдём по ним с помощью линейки частоты fmaxL и fmaxC, при которых и принимают максимальные значения. Анализ проведём для трех значений R. Занесём значения fmaxL и fmaxC в графу «Результаты расчета на ПК».
1) При R = 27,86 Ом:
fmaxL = 4000,772 Гц;
fmaxC = 3997,683 Гц.
2) При R = 153,23 Ом:
fmaxL = 4074,903 Гц;
fmaxC = 3922,007 Гц.
3) При R = 278,6 Ом:
fmaxL = 4274,131 Гц;
fmaxC = 3741,312 Гц.
Найдём резонансную частоту f0. С помощью линейки определим значения АЧХ и на резонансной частоте. Анализ проведём для трех значений R. Занесём значения и в таблицу.
1) При R = 27,86 Ом:
= 20,013;
= 19,99.
3) При R = 153,23 Ом:
= 3,633;
= 3,671.
4) При R = 278,6 Ом:
= 1,99;
= 2,006.
Покажем на графиках полосы пропускания для трех значений параметра R:
На графиках и , рассчитанных для параметра R, найдём и отметим резонансную частоту f0, при которой , частоты fmaxL и fmaxC, а также соответствующие им значения и :
Замечание 9. На рис. 5 показана полоса пропускания цепи для АЧХ на резисторе. После текста «полоса пропускания» следует указать тип фильтра: Полосовой фильтр (ПФ).
Выводы
В данной лабораторной работе мы провели компьютерный анализ частотных характеристик последовательного колебательного контура с помощью программы FASTMEAN.
На основании проделанной работы можно сделать вывод о том, что:
1. Максимальное значения АЧХ на резонансной частоте не изменяется при различных значениях резистивного сопротивления R.
2. Резонансная частота f0 не зависит от величины резистивного сопротивления R.
3. При увеличении значениях резистивного сопротивления R, ширина полосы пропускания 2Дf * растет, а величина добротности контура Q падает.
4. При одинаковых значениях резистивного сопротивления R, fmaxL >fmaxC, при увеличении значения резистивного сопротивления R, fmaxL растёт, а fmaxC уменьшается.
5. Графики АЧХ и , рассчитанные при трех значениях резистивного сопротивления практически идентичны. Значения добротности, найденные из условия = Q соответствуют значениям добротности, найденным по графикам .
6. Значения АЧХ на резонансной частоте, как и добротность Q, уменьшаются при увеличении резистивного сопротивления.
Размещено на allbest.ru
...Подобные документы
Исследование 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 16.04.2009Экспериментальное 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 17.05.2010Назначение 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 15.10.2013Использование колебательного контура для возбуждения и поддержания электромагнитных колебаний. Стадии колебательного процесса. Фактор затухания в выражении для закона Ома. Формула напряжения на конденсаторе и логарифмический декремент затухания.
презентация [146,8 K], добавлен 18.04.2013Расчет магнитной индукции поля. Определение отношения магнитного поля колебательного контура к энергии его электрического поля, частоты обращения электрона на второй орбите атома водорода, количества тепла при охлаждении газа при постоянном объёме.
контрольная работа [249,7 K], добавлен 16.01.2012Знакомство с частотными характеристиками последовательного соединения индуктивности и емкости. Рассмотрение особенностей схемы параллельной резонансной цепи, способы построения. Анализ векторной диаграммы токов и приложенного напряжения при резонансе.
презентация [177,3 K], добавлен 19.08.2013Методика и особенности проверки зависимости периода колебаний от емкости и определения индуктивности катушки, а также сопротивления катушки от периода колебаний. Анализ и оценка взаимосвязи логарифмического декремента затухания от сопротивления контура.
курсовая работа [101,6 K], добавлен 21.09.2010Основные 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 01.04.2009Законы Ома и Кирхгофа. Определение частотных характеристик: функции передачи электрической цепи и резонансной частоты. Нахождение амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристики для заданной электрической цепи аналитически и в среде MicroCap 8.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 06.08.2013Оценка влияния течей второго контура на эксплуатационные режимы работы реакторной установки. Определение дополнительных признаков и их использование для составления процедуры управления и диагностики течей контура. Управление запроектными авариями.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 19.03.2013Рекомендации по использованию вычислительной техники для расчета рабочего контура. Расчет системы теплофикации. Составление и решение системы линейных алгебраических уравнений энергетических балансов. Определение энтальпии среды на выходе из деаэратора.
реферат [32,2 K], добавлен 18.04.2015Расчет мощности главного привода реверсивного стана, методика построения скоростных и нагрузочных диаграмм. Порядок вычисления параметров силовой схемы, контура тока, регулятора скорости, контура регулирования возбуждения, исследование их характеристик.
курсовая работа [449,9 K], добавлен 27.06.2014Выбор изоляторов для соответствующих классов напряжений. Параметры контура заземления подстанции, обеспечивающие допустимую величину стационарного заземления. Построение зависимости импульсного сопротивления контура заземления подстанции от тока молнии.
курсовая работа [682,7 K], добавлен 18.04.2016Анализ частотных и переходных характеристик электрических цепей. Расчет частотных характеристик электрической цепи и линейной цепи при импульсном воздействии. Комплексные функции частоты воздействия. Формирование и генерирование электрических импульсов.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 05.01.2011Электрические цепи переменного тока, их параметры. Понятие и основные условия явления резонанса. Особенности изменения индуктивного и емкостного сопротивления. Анализ зависимости фазового сдвига между током и напряжением на входе контура от частоты.
контрольная работа [216,6 K], добавлен 16.01.2010Расходы пара на систему теплофикации и турбину турбопитательного насоса. Уравнения материальных балансов пароперегревателя. Параметры теплообменивающихся сред рабочего контура. Паропроизводительность парогенератора и тепловая мощность ядерного реактора.
контрольная работа [267,2 K], добавлен 18.04.2015Расчет механических характеристик двигателей постоянного тока независимого и последовательного возбуждения. Ток якоря в номинальном режиме. Построения естественной и искусственной механической характеристики двигателя. Сопротивление обмоток в цепи якоря.
контрольная работа [167,2 K], добавлен 29.02.2012Принципы построения радиоприемных устройства сигналов с амплитудной модуляцией. Определение числа и типа избирательных систем преселектора. Проверка реализации отношения сигнал, шум на выходе приемника. Расчет полосы пропускания и проводимости контура.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 19.09.2019Разработка схемы теплоутилизационного контура газотурбинного двигателя. Определение располагаемого объема тепловой энергии газов, коэффициента утилизации теплоты, расходов насыщенного и перегретого пара. Расчет абсолютной и относительной экономии топлива.
контрольная работа [443,5 K], добавлен 21.12.2013Исследование модели транзистора с обобщенной нагрузкой. Определение амплитудно- и фазо-частотных характеристик входной и передаточной функции. Представление входного сопротивления полной цепи последовательной и параллельной моделями на одной из частот.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 08.04.2015
