Сапсалев А.В. - Основы теории цепей - Методическое руководство к лабораторным работам - 2 (Сапсалев А.В. - Основы теории цепей - Методическое руководство к лабораторным работам), страница 3

Рис. 18.1

2. Снять вольт-амперную характеристику (ВАХ) стабилитрона , т.е. зависимость тока стабилитрона от напряжения на нем. Для этого при изменении входного напряжения U₁ от 0 до максимально возможного (при отключенном резисторе ) измеряется напряжение U₂, по
второму закону Кирхгофа рассчитывается напряжение U₃ на известном сопротивлении , после чего по закону Ома определяется ток цепи.

Для изменения полярности входного напряжения U₁ используется тумблер K1 «Полярность». Каждая ветвь ВАХ должна иметь не менее 6...8 значащих точек. Заполнить табл. 18.1.

3. Построить ВАХ стабилитрона, причем часть характеристики,
соответствующей прямому смещению - -перехода (тумблер K1 «Полярность» – в левом положении), построить в третьем квадранте,
а другую ее часть, соответствующую обратному смещению, – в первом. В первом квадранте этого графика построить «опрокинутую» ВАХ резистора (нагрузочную прямую) для одного из предыдущих значений U₁ > 4 B.

Т а б л и ц а 18.1

Результаты измерений для построения ВАХ стабилитрона

4. Определить из графика напряжение и ток стабилитрона для выбранного напряжения U₁ и сравнить полученный результат с экспериментальным.

5. К зажимам 2–2 подключить нагрузочный элемент – магазин сопротивлений, установив (3...5) кОм.

6. Установить напряжение U₁ = (2...4) В, а тумблер K1 «Полярность» – в правое положение. Измерить напряжение U₂. Напряже-
ние U₃, токи в резисторах R₃, R₄ и в стабилитроне рассчитать косвенным путем. Заполнить табл. 18.2.

Т а б л и ц а 18.2

Результаты расчета режима работы стабилитрона

под нагрузкой

7. Построить на графике эквивалентную характеристику участка
2–2 цепи, используя для этого вольт-амперные характеристики стабилитрона и резистора . Для значения , выбранного в п. 6, рассчитать графически, используя «опрокинутую» вольт-амперную характеристику резистора , ток и напряжение на стабилитроне в нагрузочном режиме. Сравнить полученный результат с экспериментальным.

8. Для тех же значений U₁ и R₄ рассчитать токи во всех ветвях схемы методом эквивалентного генератора и сравнить полученные результаты с предыдущим расчетом.

9. Определить коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора в режиме холостого хода и под нагрузкой. Этот коэффициент равен изменению напряжения U_, деленному на изменение напряжения U_. Сравнить и объяснить полученные результаты.

10. Установить тумблер K1 в среднее положение, исключающее подачу постоянного напряжения на схему. Разомкнуть тумблер K2 и подать на схему синусоидальное напряжение с генератора низкой частоты. Нулевой зажим генератора должен быть соединен с общей шиной схемы.

11. Тумблерами «Cеть» подать питающее напряжение на осциллограф и на генератор. Регулятором уровня выходного напряжения генератора установить максимальную амплитуду этого напряжения.

12. Подать на осциллограф напряжения, снимаемые с генератора и со стабилитрона, соединив нулевой зажим осциллографа с общей шиной схемы.

13. Зарисовать осциллограммы входного и выходного напряжений в режиме холостого хода и под нагрузкой R = (3… 5) кОм. Объяснить изменения формы выходного напряжения.

Методические указания и рекомендации

1 . При построении ВАХ стабилитрона учесть, что в дальнейшем исследуется только та часть ее, которая расположена в первом квадранте графика. Поэтому масштабы и должны быть выбраны такими, чтобы все графические построения были бы четко выражены.

2. При последовательном соединении нелинейного сопротивления (НС) с заданной ВАХ, линейного сопротивления и источника напряжения U₁ (рис. 18.2) нет необ-ходимости строить суммарную ВАХ всей пассивной части схемы. Учитывая, что , получаем . Решением этого уравнения является точка пересечения нагрузочной прямой построенной по отрезкам на осях координат ( , ), и ВАХ нелинейного элемента.

Программа домашней подготовки

к выполнению работы

1. По учебным пособиям и конспекту лекций повторить или изучить следующие вопросы:

– понятие о линейных и нелинейных резистивных элементах электрических цепей и их характеристиках [1, § 5.1 и 4, § 13.1, 13.2, 13.10, 13.13];

– графические методы анализа нелинейных цепей [1, § 5.2 и 4,
§ 13.9].

2. Заготовить бланк отчета по работе и миллиметровую бумагу для графиков.

3. В заготовке протокола работы привести контрольные вопросы и ответы на них.

Контрольные вопросы

1. Какие электрические цепи называются нелинейными?

2. Что называется статическим и дифференциальным сопротивлением нелинейного элемента?

3. Какой участок ВАХ стабилитрона соответствует максимальному, а какой – минимальному дифференциальному сопротивлению?

4. Что называется нагрузочной прямой (кривой) и как она строится?

5. В каком случае и каким образом можно заменить при расчете нелинейное сопротивление линейным сопротивлением и источником ЭДС?

6. В каком случае и каким образом можно заменить при расчете нелинейное сопротивление линейным сопротивлением и источником тока?

7. Чем ограничиваются максимум и минимум входного напряжения в параметрическом стабилизаторе напряжения?

8. Что нужно изменить в исследуемой схеме формирователя импульсов, чтобы получить на выходе импульсы отрицательной поляр-ности?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 19

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ однородной

ЦЕПНОЙ СХЕМЫ

Цели работы. 1. Научиться экспериментально исследовать распределения действующих значений напряжений и токов вдоль конечной однородной цепной схемы при различных гармонических режимах ее работы.

2. Ознакомиться с методикой теоретического исследования распределения действующих значений гармонических напряжений и токов вдоль конечной однородной цепной схемы.

Объект и средства исследования

Исследуемая симметричная цепная схема (рис. 19.1) представляет собой каскадное соединение восьми практически одинаковых симметричных четырехполюсников (рис. 19.1) (n = 0…8). Элементы схемы каждого звена цепной схемы (рис. 19.2) имеют следующие значения параметров: L₀ = 40 мГн, R₀ = 9 Ом, C₀ = 4 мкФ, G₀ = 2·10^–6 См. Питание схемы осуществляется генератором синусоидальных сигналов. Режим работы схемы устанавливается трехпозиционным тумблером «Режим»: «ХХ» (холостой ход), «КЗ» (короткое замыкание) и « » (резистивная нагрузка).

Рис. 19.1

Рис. 19.2

Сопротивление резистора нагрузки принимает только два значе-ния – близкое характеристическому и существенно отличное от него
(в зависимости от положения двухпозиционного тумблера). Оно может быть измерено цифровым измерительным прибором, подключаемым к гнездам «R » (при этом тумблер «Режим» должен быть поставлен в положение «ХХ»).

Для измерения распределений действующих значений напряжения и тока вдоль цепной схемы (рис. 19.3) используются электронный вольтметр и цифровой измерительный прибор, которые подключаются к гнездам «U » и «I » соответственно. Переключатель П ставится в положение, которое соответствует выходу нужного звена цепной схемы. Так, для измерения значений напряжения U₁ и тока I₁ выхода первого звена переключатель П ставится в позицию «1», для измерения U₂ и I₂ выхода второго звена – в позицию 2 и т. д. Если переключатель находится в позиции «0», то приборы фиксируют действующие значения напряжения U₀ и тока I₀ входа цепной схемы. Нормальное положение тумблеров № 1 – 8 – замкнутое; только при измерении выходного тока какого-либо звена соответствующий тумблер размыкается.

Рабочее задание

1. Найти экспериментальное распределение действующих значений напряжения и тока вдоль конечной цепной схемы при различных (граничных) условиях на ее конце:

– холостой ход (I₈ = 0);

– короткое замыкание (U₈ = 0);

– согласованная нагрузка (R = Z_c);

– несогласованная нагрузка (R  Z_c).

Рис. 19.3