Реферати українською » Физика » Теорія електричних и електронной кіл


Реферат Теорія електричних и електронной кіл

Страница 1 из 3 | Следующая страница

>Міністерствоосвіти й науки України

>Запорізькадержавнаінженернаакадемія

______________________________________

...Турба М.М.,

>Юдачов А.В.,

 

>ТЕОРІЯЕЛЕКТРИЧНИХ ІЕЛЕКТРОННИХКІЛ, год. II

>Методичнівказівки довиконання лабораторногопрактикуму длястудентівЗДІАспеціальності 6.90804 «>Фізична табіомедичнаелектроніка»денної тазаочної формнавчання

>Запоріжжя

2007


>Міністерствоосвіти й науки України

>Запорізькадержавнаінженернаакадемія

>ТЕОРІЯЕЛЕКТРИЧНИХ ІЕЛЕКТРОННИХКІЛ, год. II

>Методичнівказівки довиконання лабораторногопрактикуму  длястудентівЗДІАспеціальності 6.90804 «>Фізична табіомедичнаелектроніка»денної тазаочної формнавчання

Рекомендовано довидання

назасіданнікафедриФБМЕ,

протокол № 15 від 01.06.07

>Теоріяелектричних йелектроннихкіл, год. II.Методичнівказівки довиконання лабораторногопрактикуму длястудентівЗДІАспеціальності 6.090804 «>Фізична табіомедичнаелектроніка»..денної тазаочної формнавчання /Укл.Турба М.М.,Юдачов А.В. –Запоріжжя, 2007 - 62 з

>Методичнівказівкипризначені длястудентівспеціальності «>Фізична табіомедичнаелектроніка».длякерівництва привиконанні лабораторногопрактикуму.Вказівкимістятьтеоретичнівідомості таперелікконтрольнихзапитань.

>Укладачі:М.М.Турба,професор

А.В.Юдачов, ст.викладач

>Відповідальний завипуск: зав.кафедроюФБМЕ

>професорЄ.Я.Швець


>ЗМІСТ

 

>ВСТУП

>Лабораторна робота № 1ДОСЛІДЖЕННЯПЕРЕХІДНИХПРОЦЕСІВ УЛІНІЙНИХЛАНЦЮГАХПЕРШОГОПОРЯДКУ (>ДИФФЕРЕНЦІЮЮЧИ ТАИНТЕГРУЮЧИЛАНЦЮГИ)

>Лабораторна робота № 2ДОСЛІДЖЕННЯПЕРЕХІДНИХПРОЦЕСІВ УЛІНІЙНИХЛАНЦЮГАХ ІНШОГОПОРЯДКУ

>Лабораторна робота №3ДОСЛІДЖЕННЯНЕЛІНІЙНИХЛАНЦЮГІВПОСТІЙНОГОСТРУМУ

>Лабораторна робота №4ДОСЛІДЖЕННЯЛАНЦЮГІВ,ЩОМІСТЯТЬНЕСИМЕТРИЧНІНЕЛІНІЙНІЕЛЕМЕНТИ

>Лабораторна робота № 5 ДОСЛІДЖЕННЯПОЛУПРОВОДНИКОВЫХДИОДОВ

>Лабораторна робота № 8Дослідження характеристикліній ізрозподіленими параметрами


>ВСТУП

>Згідновимогосвітньо-професійноїпрограми занапрямком «>Комп’ютерні науки» таробочоїпрограми курсу “>Теоріяелектричних йелектроннихкіл, год. I»студенти напрямі 0908 «>Електроніка»спеціальності 6.90804 «>Фізична табіомедичнаелектроніка» послевивченнязазначеноїдисципліниповиннівміти провестианаліз йрозрахунокелектричнихкілпостійного,змінного татрифазногострумів таопануватинавикамипроведеннявимірюваньелектричних величин,побудови йаналізуфункціональнихзалежностейостанніх.

Зцієюметою студентампропонуються длясамостійноговиконаннялабораторні роботи,поставлені наспеціальних стендах тазмодельовані задопомогоюнавчальноїпрограми ElectronicsWorkbench наперсональнихкомп’ютерах вкомп’ютерномукласікафедриФБМЕ.

>Завдання лабораторногопрактикумустудентивиконують згідноваріантів, котрівизначаютьсявідповідно до порядкового номера вакадемічномужурналіоблікууспішності тавідвідувань зайняти студентамигрупи.

Студентдопускається довиконаннячергової роботипрактикуму послепідтвердження (уформікомп’ютерноготестування)наявності необходимих знаньтеоретичногоматеріалу та порядкувиконання роботи.

Длязарахуваннявиконаноїлабораторної роботи студент виненпред’явитивикладачу йзахиститиіндивідуальнийзвіт ізвиконаної роботи,обґрунтувавшиотриманірезультати тапобудованіфункціональнізалежності.

>Згідномодульно-рейтинговоїсистемиорганізаціїнавчальногопроцесу уробочійнавчальнійпрограмі наведенорозподілмаксимальнихбалів рейтингу заусіма видаминавчальної роботи ізданоїдисципліни. Лекторконкретизує (взалежності відзапланованоїкількостілабораторнихробіт, видуіндивідуальнихзавдань таін.)розподілрейтинговихбалів напоточний семестр, про щостудентівінформують на початкусеместру.

>Звіти із лабораторногопрактикумувиконуються згідно іззагальними правиламиоформленнянауково-технічнихзвітів йвідповідно довимогдержстандартів йміжнародноїсистемиодиницьСІ. Длянаписання чивіддрукування роботивикористовуютьсяаркушіпаперу формату А4,діаграми таграфікирозміщують наміліметровому чиспеціальнорозлінованомупапері.Зараховані роботизберігаються накафедріупродовжнавчального року.


>Лабораторна робота № 1

>дослідженняперехіднихпроцесів влінійнихланцюгах Першого порядку (>дифференціюючи таинтегруючиланцюги)

1.1 Мета роботи:

>експериментальнедослідженняперехідногопроцесу вланцюзі ізпослідовнимз'єднаннямRC-елементів таRL-елементів привключенніїї вланцюгпостійногоструму.Визначенняпараметрівелектричноголанцюга пографікахперехіднихпроцесів.

1.2Зміст роботи:

 длязаданогоелектричного кола (>рис.1.1):

-встановитизадані (заваріантами)параметриелементів;

-скластихарактеристичнерівняння тазнайти йогокоріння;

- за результатамирішеннявизначити видперехідногопроцесу вдосліджуваномуланцюзі;

- провестинеобхіднівимірювання величинструмів танапруги (табл. 1.2);

-зарисуватиепюриструмів танапруги наелементахдосліджуваноголанцюга;

1.3Теоретичнівідомості:

>Стрибкоподібна зміну стануланцюгаелементів,зокремапідключення чивідключенняланцюга доджерелаживлення, чистрибкоподібна зміну величинпараметрівелектричноголанцюганазиваєтьсякомутацією.

>Законикомутаціїполягають до того, щострум віндуктивностіiL йнапруги наємності UЗ незмінюютьсястрибком у моменткомутації:

перший законкомутаціїзастосовується доланцюгів, щомістятькотушкуіндуктивності:

і (>t = - 0) = і (>t = + 0),

>тобто,струм вкотушцііндуктивності неможезмінитисястрибком;миттєвийструм вгілці ізіндуктивністю в останній моментперехідногоперіоду (приt = + 0)залишається настільки ж,якимвін був востаннюмитьпопередньогосталого режиму (приt = - 0).

Так,електричний станланцюга щоміститькотушкуіндуктивності убудь-який моментперехідногоперіодухарактеризуєтьсярівнянням

U = U R + U L =iR +L(di/dt),

якувиражає баланснапруги вланцюзі;звідси:       

.

>Данедиференційнерівнянняхарактеризує законзміниструму вкотушці послезамиканняперемикача Р усхемірис.1.1. Так, припідключеннякотушкиіндуктивності доджерелапостійноїнапругиструм уланцюзізбільшується, але й немиттєво;відповіднийграфікперехідногоструму

>Якщоприпустити, що занаявності вланцюзі опору Rструмзмінювався б полінійному закону ізнайбільшоюшвидкістю (пряма іL), тосталоївеличини Iвіндосяг бі занайменший годинуt =.Цейпроміжок годиниєважливоюхарактеристикою йназиваєтьсяпостійною годиниелектричноголанцюга.

>Постійну години можнавизначитиграфічно (>рис.3.10),якщо провестидотичнуОа докривоїструму на початку координат йкрапку аперетинудотичної ізасимптотоюспроектувати навісь години.ВідрізокОа' вмасштабі години йвиразитьпостійну години.Таку ждовжинумаєвідрізока'b',який можнаодержати,якщо провестидотичну докривоїструму вбудь-якійточці а1,знайти точку bперетинудотичної ізасимптотою йспроектувати точки а1 й b навісь години.

>Аналітичнийвиразпостійної години:

> =L/R,

>тобтопостійна годинивизначаєтьсялише параметрами R й Lданоголанцюга.

>Впливвеличининапруги йпараметрівланцюга наперехідний процес

>Перехідний процес привключенніRL -ланцюга напостійнунапругу Uхарактеризують трипоказники:сталийструм,початковашвидкістьзміниструму йпостійна годиниланцюга; при цьомусталийструм йпочатковашвидкістьзміниструмузалежать віднапруги, апостійна годиниланцюга, щохарактеризуєтривалістьперехідногопроцесу, віднапруги незалежить (>рис.3.11).

>Відключеннякотушкиіндуктивності відджерелапостійноїнапруги

>Відключенняприймачівелектричноїенергії відджерела чи відмережіздійснюєтьсярозривомланцюга водній чидекількохкрапках.Зустрічаютьсявипадки, колиелементиланцюга, щомаютьвеликуіндуктивність, прирозривіланцюгаодночаснозамикаютьсянакоротко, чи нарозряднийопір.

Прирозмиканніелектричноголанцюга ізкотушкоюіндуктивності (>рис.1.4,а) у моментрозривуланцюганапругаміж контактамивимикача У, щорозходяться,різкозбільшується від нуля до U+ U L.Швидкістьзміниструму у моментрозривуланцюга , тому величинаможе бутидосить великою.Повітрянийпроміжокміж контактамипробивається йутворюєтьсяіскра, зарахунок чогострум вланцюзізберігаєтьсяякийсь годину после початкурозривуконтактів.

Привеликійпотужностіджерелаіскровийрозрядможе перейти удуговий; длягасінняелектричної дугивимикаючіапарати, як правило,забезпечуютьсядугогасильнимипристосуваннями.

Удеякихвипадках (>наприклад, привиключенні обмотокзбудженняелектричних машин)напругаможедосягати величин,небезпечних дляізоляції.Значногопідвищеннянапруги можнауникнути,якщоодночасно ізвідключенняміндуктивноїкотушки відджерелазамкнутиїї нарозряднийопір (>рис.1.4,б).

>Перехідний процес в замкненомуконтурі «>котушка–розряднийопір»відрізняється відпроцесу вланцюзірис.1.4,а тім, щошвидкістьзміниструмузалежить відпараметрівланцюга R й L.

>Післявідключенняланцюга відджерелаенергії (>рис.1.4,б) вкороткозамкнутомуконтурі, щоутворився,струм неможезменшитисямиттєво нанівець, апідтримуєтьсяпротягомперехідногоперіоду,покиенергіямагнітного полякотушки незменшиться нанівець (в активномуопоріланцюга R при цьомуздійснюєтьсянеоборотний процесперетворенняелектричноїенергії утеплову).


>Зміна опору вланцюзі ізіндуктивністю

Привключеннікотушкиіндуктивності, щомаєпараметри R й L,опірланцюгазменшуєтьсястрибком від до R, а привиключенні воно тазбільшується від R до .Відповідно до такихзмін опоруструм вланцюзі протягом годиниперехідногоперіодузбільшується від 0 до I чизменшується від I до 0.

Пристрибкоподібнійзміні опоруланцюга вкінцевихмежахтежвиникаєперехідний процес,який узагальнихрисахподібний ужерозглянутимпроцесам.

Інший законкомутаціїзастосовується доланцюгів, щомістятьємність:

u (>t = - 0) =u (>t = + 0),

>тобто,напруга наємності неможезмінитисястрибком;напруга наємності в останній моментперехідногоперіоду (приt = + 0)залишається такою,яким вона був востаннюмитьпопередньогосталогорежиму(приt = - 0).

>Електричний станланцюга (>рис.1.5) убудь-який моментперехідногоперіодухарактеризуєтьсярівнянням,складеним одним закономКірхгофа:

U = U з + U R = uз +iR = U з + іC(duз/>dt).

>Процес заряду конденсатора

>Аналізпроцесу зарядки конденсатора відджерелапостійноїнапруги багато вчомуспівпадає ізаналізомперехідногопроцесу послевключеннякотушки напостійнунапругу,оскількирівнянняелектричного стануєаналогічними.

>Графікизалежностінапруги наконденсаторі uЗ й зарядногоструму ііз від годинизображені нарис.1.6.

>Постійна годиниланцюга (> =RC)єпоказникомтривалостіперехідногопроцесу йзалежить відпараметрівланцюга R й З.

>Конденсаторзнаходиться поддієювимушеної йвільноїскладовихнапруги

uЗ = uЗ ін + uЗcв = U + ,

азаряднийструмскладається лише ізвільноїскладової

,

>оскільки авимушенаскладовавідсутня: іін = іу = 0.

>Впливвеличининапругиджерела йпараметрівланцюга

>Перехідний процес призарядці конденсатора відджерелапостійноїнапругихарактеризують трипоказники: сталанапруга наконденсаторі,початковашвидкістьзмінинапруги,постійна години; призмінінапругиджерелазмінюються сталанапруга наконденсаторі йпочатковашвидкістьзмінинапруги, апостійна годиниланцюга віднапруги незалежить. Нарис.1.7приведені (>відповіднодвомрізнимнапругамджерела U1 й U2 )графікизмінинапруги наконденсаторі.

>Змінаємностівпливає натривалістьперехідногопроцесу так саме, як зміну опору (>рис.1.9).

 

>Перехідний процес прирозряді конденсатора

>Післяперемиканняперемикача конденсатор неможерозрядитисямиттєво,тобтонапруга uЗ неможезменшитисястрибком нанівець, апідтримуєтьсяпротягомперехідногоперіоду зарахунокенергії,накопиченої велектричномуполі конденсатора; при цьому в активномуопорі Rздійснюєтьсянеоборотний процесперетворенняелектричноїенергії втеплову..

>Напруга наконденсаторі прирозрядцівиражаєтьсярівнянням

,

>де.. =RC –постійна годиниланцюга.

>Тривалістьперехідногопроцесу, як й призарядці,теоретичнорівнанескінченності, а практичнорозрядкавважаєтьсязакінченою приt = (>45).

>Використовуючирізніваріантиз'єднання активного опору R йреактивнихкомпонентів (L й З)будуютьсядиференціюючи йінтегруючіланцюги, котрізнаходятьширокезастосування дляформуваннярізного родуімпульснихсигналів увимірювальній,цифровій йбіомедичнійапаратурі.

>Диференціюючиланцюги

>Диференціюючимизвутьсяелектричніланцюги, вякомувихідна величинапропорційнапохідною відвхідноївеличини.Простимиланцюгами щодиференціюютьможутьслужитиланцюги, у склад які входити резистор із конденсатором, чи резистор ізкотушкоюіндуктивності.

Уланцюгу, у склад які входити резистор із конденсатором

>Приймаючи uз(>t) завхідну величину, аструм із(>t) - завихідну, одержимоланцюг щодиференціює.

Уланцюгу, у склад які входити резистор ізкотушкоюіндуктивності

>Приймаючи іL(>t) завхідну величину, а uL(>t) - завихідну, одержимоланцюг щодиференціює.

>Використовуватиструм яквхідну чивихідну величину практичноскрутно,оскільки впершомувипадкунеобхідно матірстабільнеджерелоструму, а іншому для йоговимірюваннянеобхідновключитипослідовнододатковийопір,якийробитьвплив наперехідній процес вланцюзі. Отже,вхідною йвихідною величинамидоцільновибиратинапруги, при цьомувикористовуютьсяrC-иrL-ланцюги

Напрактиці широкогопоширеннянабувrC-ланцюг.

>Умова, приякійrC-ланцюгвиконуєопераціюдиференціювання,витікає ізрівняння

u1(>t) = uз(>t) + u>r(>t).

>Якщоприйняти

u>r(>t) << uз(>t),

то

uз(>t) u1(>t).

При несинусоїдальнійформінапруги u>1(t) >умовадиференціювання винна бутивиконана для всіхгармонійнихскладовихвхідного сигналу. При цьомуумовоюдиференціюванняє

деВ – частотанайвищоїгармоніки,якої не можнанехтувати.

>Наприклад, криванапругипрямокутноїформивизначається задопомогою ряду

>Найвищоюрозрахунковоючастотоюзвичайновважають частоту 11-йгармоніки. Тому

>Ідеальнедиференціюванняпрямокутногоімпульсупоказане нарис.1.12 чи б.Амплітудавихідного сигналуu2(t)нескінченно велика.

>Графікнапруги u>2(t) навході тавиході реальноголанцюга щодиференціює показань рис. 1.13.

Малюнок 1.13 –Графікнапруги реальноголанцюга щодиференціює

>Напругаu2(t)єімпульсамиекспоненціальноїформи ізполярністю, щочергується. Затривалістьвихідногоімпульсуприймають годину,рівнийпотрійномузначеннюпостійного годиниланцюгаtuвих 3.Амплітудаімпульсіврівнавеличинівхідноїнапруги.

>Порівняннятимчасовихдіаграм реального йідеальноголанцюга щодиференціюєпоказує, що призменшеннітривалістьімпульсівu2(t)скорочується й криваu2(t)прагнеформою допохідноївхідноїнапруги.Диференціюючиланцюгиназиваютьсятакож,ланцюгами щоукорочують,оскількитривалістьвихіднихімпульсівзначноменша, ніжвхідних.

>Інтегруючиланцюги

>Інтегруючимназиваєтьсяелектричнийланцюг, вякомувихідна величинапропорційнаінтегралу відвхідноївеличини (малий. 1.14). Широкезастосування напрактиці здобувшиінтегруючийrC-ланцюг.

>Напруга навиходіланцюга

>Якщонапруга наконденсаторіскладає малучастину віднапруги наопорі, тострумi(t) вланцюзі якщопропорційнийвхіднійнапрузі:

>отже,

Отже, привиконанніумови

uз << u>r чи u1 u>r

>ланцюгrCєінтегруючим.

При несинусоїдальномусигналіумова виннавиконуватися длягармонійноїскладовоїнайменшоїчастотиH,тобточастотиповтореннявхідного сигналу. Напрактиці необходженийвиконатиумову

як прикладрозглядаєтьсявихіднанапругаінтегруючогоrC-ланцюга при дії навхідпрямокутногоімпульсу (рис. 1.15, а).

>Вихіднанапруга намісткості вінтервалі години відt1 доt2змінюється згідно з законом

>Максимальнанапруга навиході

Заумови, щопостійна годиниланцюги понадтривалостівхідногоімпульсу,вихіднанапруга наділянці 2 1tt змінюєтьсямайже полінійному закону,тобтовихіднанапругаєінтеграломвхідноїнапругипрямокутноїформи.

>Слідзазначити, щочим понад, тімточнішевиконуєтьсяопераціяінтеграції (законлінійності), але йвихіднанапруга повеличинізначно менше завхідну (рис. 1.15, в).

Часt uвихвимірюється нарівні0,1Umвих, якце показано на рис. 1.15, б.

3.4 Порядоквиконання роботи

1.Запустити накомп'ютеріпрограму ElectronicsWorkbench.

2.Зібрати впрограмі ElectronicsWorkbench схемувідповідно до мал.1

>Об’єктомдослідженняєланцюг,якийутворюються зджереланапруги U, конденсатора С1,котушкиіндуктивностіL1 тарезисторівR1,R2.Перемикачі (>ключі) К1,К2, К3 йК4забезпечуютькомутаціюсхеми того чиіншийдосліджуванийреактивнийдвополюсник йдаютьможливістьорганізуватиспостереженняосцилограм йвимірюванняструмів танапруг нарізнихділянкахланцюга.

3.Підключити додосліджуваноголанцюга задопомогою ключа К1 генераторпрямокутнихімпульсів (змінуположення ключаздійснюєтьсянатисненнямклавіші «G» наклавіатурі).

 4. ДлядослідженняRC-ланцюга задопомогою ключаК2 (>натисненнямклавіші 1 наклавіатурі)під’єднується конденсатор С1. Ключ К3встановлюється (>натисненнямклавіші I наклавіатурі) уположення, щозабезпечує режимспостереження йвимірюванняпараметріввхідного сигналу,якийподається наланцюг. КлючК4встановлюється унижнє (засхемою)положення для забезпеченнярежимівспостереження йвимірюванняпараметрівструмуланцюга.Змінаположення ключаК4здійснюєтьсянатисненнямклавіші «Про» наклавіатурі.

 >Включити схему задопомогоюперемикача, чи,натиснувши наклавіатуріCtrl+G.Дочекатисяпоявизображення наекранівіртуальногоосцилографа йзамалюватиосцилограмивхідноїнапруги йструму конденсатора.Вимкнути схему,натиснувши наклавіатуріCtrl+Т.

>Визначитипараметризмальованихсигналів (>амплітуду,тривалість,період). Заосцилограмамивизначититривалістьперехідногопроцесу удосліджуваномуланцюзі йрозрахуватипостійну годинидосліджуваноголанцюга.Прикладосцилограми (наекранівіртуальногоосцилографа) наведено на рис. 1.17.

5. Перевести ключК4 уверхнє (засхемою)положення, щодаєможливістьспостерігатиосцилограминапруги наконденсаторі С1досліджуваноголанцюга.

 >Включити схему й,дочекавшисьпоявизображення наекранівіртуальногоосцилографа,замалюватиосцилограмивхідноїнапруги йнапруги наконденсаторі С1.

>Визначитипараметризмальованихсигналів (>амплітуду,тривалість,період). Заосцилограмамивизначититривалістьперехідногопроцесу удосліджуваномуланцюзі йрозрахуватипостійну годинидосліджуваноголанцюга.Прикладосцилограми наведено на рис. 1.18.

6. ДлядослідженняRL-ланцюгавстановити ключК2 уположення, щозабезпечуєцедослідження, а ключК4 - унижнє (засхемою)положення, якузабезпечуєвимірструмівсхеми.

>Включити схему й,дочекавшисьпоявизображення наекранівіртуальногоосцилографа,замалюватиосцилограмивхідноїнапруги йструмукотушки.

>Визначитипараметризмальованихсигналів (>амплітуду,тривалість,період). Заосцилограмамивизначититривалістьперехідногопроцесу удосліджуваномуланцюзі йрозрахуватипостійну годинидосліджуваноголанцюга.Прикладосцилограми наведено на рис. 1.19.

7. Перевести ключК4 уверхнє посхеміположення, щодаєможливістьспостерігатиосцилограминапруги накотушцііндуктивностіL1досліджуваноголанцюга.

>Включити схему й,дочекавшисьпоявизображення наекранівіртуальногоосцилографа,замалюватиосцилограмивхідноїнапруги йнапругикотушкидосліджуваноголанцюга. Заосцилограмамивизначититривалістьперехідногопроцесу удосліджуваномуланцюзі йрозрахуватипостійну годинидосліджуваноголанцюга.Прикладосцилограми наведено на рис. 1.20.

3.5Змістзвіту

Дозвітузаносять:

- тему та мітку роботи;

-принципову схемуелектричного кола, якуаналізується;

-епюриструмів йнапруг на окремихділянкахланцюгадосліджуваних схем;

-розрахункитривалостіперехіднихпроцесів;

-висновки пороботі.

3.6Контрольні запитання

1.Якіелементиланцюгівназиваютьреактивними?

2.Від якіпараметрівланцюгазалежитьшвидкістьзміниструму вланцюги йнапруги на окремихїїділянках?

3.Фізичнепоняттятривалості годиниперехідногопроцесу уланцюзі ізреактивнимиелементами.

4.Фізичнепоняття «>постійної годиниланцюга» ізреактивнимиелементами.

5.Визначенняпостійної годиниrL -ланцюга йвпливвеличини покладаннятривалістьперехідногопроцесу.

6.Визначенняпостійної годиниланцюгаграфічно йаналітично.

7.Диференціюючиланцюги йфізичнийсенспроцесів, щовідбуваються у яких.

8.Інтегруючиланцюги йфізичнийсенспроцесів, щовідбуваються у яких.

9. 5.Визначенняпостійної годиниrС -ланцюга йвпливвеличини покладаннятривалістьперехідногопроцесу.

10.Визначитиумову, приякійrC-ланцюгєдиференціюючим.

11.Визначитиумову, приякійrC-ланцюгєінтегруючим.Вибірr й Зінтегруючоголанцюга.

12.сформулюйтезаконикомутації.


>Лабораторна робота 2

>дослідженняперехіднихпроцесів влінійнихланцюгах іншого порядку

1.1 Мета роботи:

>експериментальнедослідженняперехідногопроцесу вланцюзі ізпослідовнимз'єднаннямRLC-елементів привключенніїї вланцюгпостійногоструму.

1.2Зміст роботи:

длязаданогоелектричного кола (>рис.2.1):

-встановитизадані (заваріантами)параметриелементів;

-скластихарактеристичнерівняння тазнайти йогокоріння;

- за результатамирішеннявизначити видперехідногопроцесу вдосліджуваномуланцюзі;

- провестинеобхіднівимірювання величинструмів танапруги (табл. 2.2);

-зарисуватиепюриструмів танапруги наелементахдосліджуваноголанцюга;

1.3Теоретичнівідомості:

>аналізуперехідногопроцесуелектричного кола іншого порядку.

При всіхзмінах велектричномуланцюзі:включенні,виключенні, короткомузамиканні,коливанняхвеличиниякого-небудь параметра й т.п. - внійвиникаютьперехідніпроцеси, котрі неможутьпротікатимиттєво,оскількинеможливамиттєва змінуенергії, котра запасена велектромагнітномуполіланцюга. Таким чином,перехідний процесобумовленийневідповідністювеличинизапасеноїенергії вмагнітномуполікотушки йелектричномуполі конденсатораїїзначенню для створення нового стануланцюга.

Приперехідних процесівможутьвиникативеликіперенапруження,надструми,електромагнітніколивання, котріможутьпорушити роботу прилаштую аж довиходу його із ладу. Уіншихвипадках,перехідніпроцесизнаходятькориснепрактичнезастосування (урізнихелектронних генераторах). Усіцеобумовлюєнеобхідністьвивченняметодіваналізунестаціонарнихрежимів роботиланцюга.

>Основніметодианалізуперехіднихпроцесів влінійнихланцюгах:

1.Класичний метод, щополягає вбезпосереднійінтеграціїдиференціальнихрівнянь, котріхарактеризуютьелектромагнітний станланцюга.

2.Операторний метод, щополягає врішеннісистемирівнянь,алгебри,щодозображеньшуканихзмінних ізподальшим переходом відзнайденихзображень дооригіналів.

3.Частотний метод, щозаснований наперетворенніФур'є йзнаходитьширокезастосування прирішенні завдань синтезу.

4. Методрозрахунку задопомогоюінтегралаДюамеля,використовуваний прискладнійформікривоїзбуджуючої дії.

5. Методзмінних стану, щоєвпорядкованим способомвизначенняелектромагнітного стануланцюга наосновірішеннясистемидиференційнихрівнянь Першого порядку,записаних внормальнійформі (>форміКоші).

Ос-кільки короткийвиклад всіхвищепереліченихметодівскрутно,нижче наведено короткийопис лишекласичного методуаналізу.


>Класичний методрозрахунку

>Класичний методрозрахункуперехіднихпроцесівполягає вбезпосереднійінтеграціїдиференціальнихрівнянь, котріхарактеризуютьзміниструмів йнапружень наділянкахланцюга вперехідномупроцесі.

Узагальномувипадку привикористаннікласичного методурозрахункускладаютьсярівнянняелектромагнітного стануланцюга по законах Ома йКірхгофа длямиттєвихзначеньнапружень йструмів,зв'язанихміж собою на окремихелементахланцюгаспіввідношеннями:

для резистора (>ідеальнийактивнийопір)

                                        (2.1)

длякотушкиіндуктивності (>ідеальнаіндуктивність)

                                       (2.2)

для конденсатора (>ідеальнамісткість)

                                    (2.3)

Дляпослідовноголанцюга, щоміститьлінійні резистор R,котушкуіндуктивності L й конденсатор З, приїїпідключенні доджерела ізпостійноюнапругою u (рис. 1.1) можназаписати

                                (2.4)

>Диференціюючицейвираз одержимолінійнедиференціальнерівняння іншого порядку

.                                 (2.5)

Порядокданогорівняннярівний числунезалежнихнакопичувачівенергії вланцюзі.Під нимирозуміютьсякотушкиіндуктивності йконденсатори вспрощенійсхемі, котраодержується ізпочаткової шляхомоб'єднанняіндуктивностей йвідповідноємностейелементів,з'єднанняміжякимиєпослідовними чипаралельними.

Узагальномувипадку порядокдиференціальногорівняннявизначаєтьсяспіввідношенням

                                 (2.6)

де і -відповідно числокотушокіндуктивності йконденсаторів послевказаногоспрощенняпочатковоїсхеми; - числовузлів, в якісходяться лишегілки, щомістятькотушкиіндуктивності (>відповідно до Першого законуКірхгофаструм черезбудь-якукотушкуіндуктивності в цьомувипадкувизначаєтьсяструмами черезрештукотушок); - числоконтурівсхеми,гілки якімістять лишеконденсатори (>відповідно до іншого законуКірхгофанапруга набудь-якому ізконденсаторів в цьомувипадкувизначаєтьсянапругою наінших).

>Наявністьіндуктивнихзв'язків значнодиференціальногорівняння невпливає.

Урішеннірівняння (2.5)класичним методомпримушенаскладоваструмувідсутня а формазаписувільноїскладовоїструмузалежить від видукорінняхарактеристичногорівняння якувиходить шляхомзаміни на р2 , - на р й р0 = 1.

>LP2+>RP+1/C=0                                (2.7)

>коріння цогохарактеристичногорівняннявизначається як

Р1,2=                               (2.8)

>Позначивши

>Одержимо

Р1,2=                                   (2.9)

>Залежно відспіввідношення і 0можливі тривипадки:

а) > 0 , тобто.

(>аперіодичний процес).

Уплощині комплексногозмінногокорінняхарактеристичногорівняннялежить наречовиннійосі

>Напруга наелементах UR=>Ri=>p1t>p2t),

UL=L= (>P1е>p1t->P2е>p2t),

UЗ=>E-UR-UL=>E[1+ (>P2еp1--P1еp2t)].

>Графікизалежностей UR, UL, UЗ від годиниприведені (>рис.2.3).

б) , R = 2, >Q = 0.5 (>критичний режим),

Р1,2 =-, >i(t)=.

Формакривихзалежностейструму йнапруги на R, L, З від годинианалогічнааперіодичному режиму,умова >Q=0.5єграничноюумовоюіснування вланцюзіаперіодичнихпроцесів;

в) (>коливальний процес).

>Корінняхарактеристичногорівняннякомплексно-зв'язане (>рис.2.4).

>Струм вланцюзієзатухаючимгармонійнимколиванням,амплітудаякогозменшується вчасі поекспоненціальному закону (>рис.2.5).

>Напруга наелементахланцюга

>Швидкістьзменшенняамплітудиколиваньоцінюютьвеличиноюдекрементузагасання

> = e>Tсв

де Тсв -періодвільнихколивань,

йлогарифмічнимдекрементомзагасання

> =ln = >Tсв =Tсв /св .

привизначеннідекрементазагасання поекспериментальноодержанійосцилограміструму йогозручнознаходити як ставленняамплітуд Першого й іншогоперіодівзатухаючихколивань

> =Im1 /Im2,

як показано на рис 2.7,

1.4 Порядоквиконання роботи:

1.Зібрати (наекранімонітору ПК) упрограмі ElectronicsWorkbench задопомогоюстандартизованихелементів (табл. 2.1), схемузаданогоелектричного кола (рис 2.8).

2.Включитизібрану схему задопомогоюперемикача, чинатиснувши наклавіатурі ПК кнопкиCtrl+G.

3.Натиснутиклавішу «>Пробел». наекранівіртуальногоосцилографаповинніз'явитисяімпульсвхідної дії й сигналреакціїсхеми нацюдію.

4.Вимкнути схему задопомогою того жперемикача, чинатиснувши наклавіатурі ПКCtrl+Т.

5. задопомогою шкалвіртуальногоосцилографавизначитиамплітудні йчасові характеристикиперехідногопроцесу того, щопротікає всхемі.Зарисуватиодержаніепюринапружень.Одержанідані занести втаблицю 1.2

>Таблиця 2.1 –Початковізначення заваріантами

№.

>варіанта

L,

>мГ

З,

>мкФ

R,

>Ом

1 10 0,47 22
2 10 1 22
3 40 0,1 100
4 40 0,22 100
5 40 0,47 100
6 40 1 100
7 100 0,1 220
8 100 0,22 220
9 140 0,1 150
10 200 0,1 220

>Таблиця 2.2 –Числовідані характеристикелектричного кола

>Розрахунковідані >Експериментальнідані
Величина

Р1

Р2

>f0

>

>Tсв

>Q

>Im1

>Im2

>Tсв

> >Q

>Дані

>замірів:

6.Показати накомплекснійплощинірозташуваннякорінняхарактеристичногорівняння.Зробитивисновок про характерперехідногопроцесу.

7.розрахуватикоефіцієнтзагасання, частотувільнихколивань, атакожпостійнуінтегрування А = Є / (>СВL)

1.5Змістзвіту

Дозвітузаносять:

- тему й мітку роботи;

-принципову схемуелектричного кола, якуаналізується;

-теоретичнийрозрахунокпараметрівелектричного кола, якуаналізується

-результативимірюванняструмів танапруг на окремихділянкахдосліджуваного кола;

-результатирозрахункупараметрівперехідногопроцесу;

-епюривхідної дії йперехідногопроцесу;

-висновки пороботі.

1.6Контрольні запитання

1. якскладаєтьсяхарактеристичнерівняння?

2. котрівидиперехіднихпроцесівможливі вRLC -ланцюгахзалежно від видукорінняхарактеристичногорівняння.

3. яквизначаютьсяначальнеумови длядосліджуваноїсхемі?

4. Колихарактеризує зменшеннязатухання й яквінвизначається?

5. як позначенню комплексногокоренявизначитипостійну годиниобгинання?

6. як позначенню комплексногокоренявизначитиперіодвільнихколивань?


>Лабораторна робота №3

>ДОСЛІДЖЕННЯнелінійнихланцюгівПОСТІЙНОГОСТРУМУ

 

2.1 Мета роботи:Експериментальнедослідженнярозподілуструмів йнапружень внелінійномуелектричномуланцюзі (ЇВ)постійногоструму.Визначенняструмів йнапружень внелінійному ЇВграфоаналітичними методами.

2.2Зміст роботи:

Длязаданогоелектричного кола (>рис.3.1):

-встановитизаданіпараметриджерелаживленняелектричного кола;

- провестинеобхіднівимірювання величинструмів танапруги;

-розрахуватипараметри колапостійногоструму ізнелінійнимиелементами;

-оцінитипохибкивимірювань тазробитивисновкищодорежимів роботилінії. ПриоцінціпохибоквимірюваньвважатимежеювимірюваньIмах =1А (дляамперметрів),Vмах = 10 У (длявольтметрів), а й закласточностіприйняти для всіхприладів = 0,1.


2.3Теоретичнівідомості:

ЇВзвутьсянелінійними,якщо вланцюзіє хоч бі одиннелінійнийелемент (НЕ). Такихелементіввольт-амперна характеристика (>ВАХ) (I =f (U))єнелінійноюфункцією,оскількиопір цогоелементузалежить відвеличини йнапрямуструму, щопротікає черезнього, чи відвеличини й знакунапруги,прикладеної донього.Нелінійніелементиописуютьсянелінійними характеристиками, котрі немають суворогоаналітичноговиразу,визначаютьсяекспериментально йзадаютьсятабличний чиграфіками.

>Нелінійніелементи можнарозділити на двох - йбагатополюсні. Останнімістять три (>різнінапівпровідникові йелектроннітріоди) й более (>магнітніпідсилювачі,багатообмоточнітрансформатори,тетроди,пентоди йін.)полюсів, задопомогою які смердотіпід'єднуються доелектричноголанцюга.Характерноюособливістюбагатополюснихелементівє ті, узагальномувипадку їхньоговластивостівизначаютьсясімейством характеристик, щопредставляютьзалежностівихідних характеристик відвхіднихзмінних йнавпаки:вхідні характеристикибудують для рядуфіксованихзначень одного ізвихіднихпараметрів,вихідні - для рядуфіксованихзначень одного ізвхідних.

Заіншоюознакоюкласифікаціїнелінійніелементи можнарозділити наінерційні йнеінерційні.Інерційниминазиваютьсяелементи, характеристики якізалежать відшвидкостізмінизмінних. Для такихелементівстатичні характеристики, щовизначають залежністьміждіючимизначеннямизмінних,відрізняються віддинамічних характеристик, щовстановлюютьвзаємозв'язокміжмиттєвимизначеннямизмінних.Неінерційниминазиваютьсяелементи, характеристики які незалежать відшвидкостізмінизмінних. Для такихелементівстатичні йдинамічні характеристикиспівпадають.

>Залежно від виду характеристикрозрізняютьнелінійніелементи ізсиметричними йнесиметричними характеристиками.Симетричноюназивається характеристика, незалежна віднапрямувизначальнихїї величин,тобто щомаєсиметріювідноснопочаласистеми координат: . Длянесиметричної характеристикицяумова невиконується,тобто .Наявність унелінійногоелементусиметричної характеристикидозволяє уціломурядівипадківспроститианалізсхеми,здійснюючи його вмежах одного квадранта.

Усучаснихзасобах автоматики,радіотехніки йобчислювальноїтехнікиширокезастосуваннязнаходять НЕ (>діоди,транзистори,тиристори й т.д.), котрімаютьрізні поформіВАХ.

>Параметринелінійнихелементів

>Залежно від умів роботинелінійногоелемента й характеру заподіяннярозрізняютьстатичний,диференціальний йдинамічний опори.

>Якщонелінійнийелементєнеінерційним, товінхарактеризуєтьсяпершимидвома ізперерахованихпараметрів.

>Статичнийопіррівнийвідношеннюнапруги нарезистивномуелементі дострумуякийпротікає черезнього.

 .

>Піддиференціальнимопоромрозуміється ставленнянескінченно малого приростунапруги довідповідного приростуструму

 .

>Слідзазначити, що унекерованогонелінійногоелементазавжди , аможеприймати йнегативнізначення.

Уразіінерційногонелінійного резистора вводитисяпоняттядинамічного опору

>визначуваного подинамічнійВАХ.Залежно відшвидкостізмінизмінної,наприкладструму,можемінятися не лише величина, але й й знак

>Методирозрахункупростихнелінійних ЇВ

Прирозрахункунелінійних ЇВзастосовуютьсяграфоаналітичніметоди,засновані назастосуванні законівКірхгофа йвикористаннізаданихВАХелементів котрівикористовуютьсяланцюзі.Перш на,розглянемо ЇВ, щоскладається із двохпослідовносполученихнелінійнихрезисторівНС1 іНС2 (рис. 3.2).ВАХрезисторів 1 і 2приведені на рис. 3.3.

Доланцюгапідведенанапруга U, й вонадорівнюєсуміпадіньнапруг наНС1 йНС2:

U (I) = U1 (I) + U2 (I). (2.1)

Повсьомуланцюгупротікає один й тієї жструм I,оскількиНС1 йНС2сполученіміж собоюпослідовно. Длявизначенняструму вЭЦпотрібнопобудуватирезультуючуВАХланцюга. Дляпобудовицієї характеристикислідпідсумовуватиабсцисикривих 1 й 2 (>аг = ав +аб),відповідні одним й тім жзначеннямструму (рис. 2.3).Далі,задаючисьдовільнимзначеннямструму можнапобудуватиВАХвсьоголанцюга (рис. 3.3, крива

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація