Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

2. Подключить осциллограф к выходным зажимам генератора («0», «  ») и отрегулировать его так, чтобы основную часть экрана занимал один период выходного напряжения (рис. 14.2). Согласно правилам работы с осциллографом, измерить и записать значения и и длительность и импульсов генератора.

3. Собрать последовательную цепь RC и подключить ее к выходным зажимам генератора (используя магазин сопротивлений и «Магазин C » либо конденсатор С₃ с панели «Элементы цепи»). Цепи такого рода называются интегрирующими, если напряжение снимается с конденсатора, и дифференцирующими, если с резистора. Установить (0.015...0.05) мкФ и подключить канал I осциллографа к входу цепи, а канал II – к зажимам конденсатора (схема должна соответствовать рис. 14.3). Подобрать таким, чтобы напряжение на конденсаторе явно достигало своего установившегося значения в течение времени .

4. Зарисовать с осциллографа (друг под другом) кривые входного импульса и переходных напряжений на конденсаторе и резисторе (см. методические указания к работе, п. 1). Измерить начальные (при ) и установившиеся значения снятых напряжений и занести данные опыта в таблицу. Обратить внимание на выполнение законов Кирхгофа в момент коммутации и в установившемся режиме, а также законов коммутации.

Исследование цепи

	Umвх		UR(0)		URnр		UC(0)		URCnр		Rн
	мм	В	мм	В	мм	В	мм	В	мм	В	Ом
1											
2											Rн = 2R

5. По осциллограмме напряжения на резисторе определить постоянную времени исследуемой цепи . Рассчитать по известным параметрам цепи ( , ) и сравнить полученные результаты.

6. По данным таблицы и рассчитанной постоянной времени записать выражение для переходного тока в цепи и .

7. Рассчитать, считая известными и , переходный ток в цепи при переключении ее от к и сравнить с полученным в п. 6 результатом.

8. Подключить параллельно конденсатору резистор (второй магазин сопротивлений), имитирующий нагрузку интегрирующей цепи ( ). Зарисовать с экрана осциллографа кривые переходных напряжений и . Измерить и занести в таблицу начальные (при ) и принужденные значения этих напряжений. На основании данных таблицы и п. 5 записать выражения для и . Сделать заключение о влиянии нагрузки на форму выходного импульса интегрирующей цепи.

9.^* Отключить и вместо него включить параллельно конденсатору конденсатор , емкость которого неизвестна. Зарисовать с экрана осциллографа кривую (линейно изменяющееся напряжение – цепь приблизилась к идеальной интегрирующей) и вычислить по ней цепи. Начертить схему цепи и вычислить по известным значениям , и емкость .

Методические указания и рекомендации

1. При снятии кривых напряжения и осциллограф подключается соответственно по схеме рис. 14.3 и 14.4 (обратить внимание на «нулевые» зажимы генератора и осциллографа). Для этих целей достаточно поменять выводы резистора и конденсатора на универсальной панели.

Рис. 14.3 Рис. 14.4

2. Определение постоянной времени цепи можно производить несколькими путями:

а) при известных параметрах цепи – по формулам:

 = L/R_э – для цепей, содержащих индуктивность,

 = R_эC – для цепей, содержащих емкость,

где R – эквивалентное сопротивление пассивной схемы относительно зажимов реактивного элемента;

б) по кривой i_св(t) или u_св(t).

При включении цепи на постоянное напряжение уравнение свободного тока в цепи

.

Для моментов времени и (рис. 14.5, а):

, .

Возьмем соотношение

.

При логарифмировании получаем

.

Отсюда

.

Возможен и другой путь определения постоянной времени по графику свободного процесса. Если учесть, что

,

то отсюда следует способ определения постоянной времени, который иллюстрируется рис. 14.5, б.

Программа домашней подготовки

к выполнению работы

1. По учебным пособиям и конспекту лекций повторить или изучить следующие вопросы [1, § 6.2; 2, § 7.3]:

– классический метод расчета переходных процессов в цепях RL и RC при включении и отключении их от источника постоянного напряжения;

– различные методы определения постоянной времени цепи .

2. Заготовить бланк отчета по работе. В бланке должны быть вычерчены все необходимые схемы и таблицы.

3. Вспомнить порядок определения масштабов напряжения и времени при использовании осциллограмм.

Контрольные вопросы

1. Что называют переходными процессами и каковы причины их возникновения в электрических цепях?

2. Какой математический и физический смысл имеет разложение переходного тока и напряжения на принужденную и свободную составляющие?

3. Как формулируются законы коммутации?

4. Что называют постоянной времени электрической цепи и каковы способы ее определения?

5. Как изменятся кривые и , если увеличить вдвое цепи? Уменьшить вдвое С?

6. Как будет выглядеть кривая в общем виде, если цепь RC, исследуемую в работе, включить на синусоидальное напряжение?

7. Как нужно изменить параметры цепи, чтобы, снимая напряжение с конденсатора цепи С, получить линейно нарастающее напряжение?

8. Как изменятся напряжения и , если постоянную времени цепи сделать много больше той, которая была в вашем опыте? Много меньше той, которая была в вашем опыте?

9. Цепь RC (R = 1.6 МОм) включается на постоянное напряжение 150 В. Определить , если известно, что через 10 мс после включения напряжение на достигнет 15 В.

10. Чему будет равен ток в цепи с последовательным соединением конденсатора емкостью 1 мкФ и резистора сопротивлением 1 МОм, через 1 с после подключения к источнику постоянного напряжения 100 В?

11. В каких электрических цепях при коммутациях отсутствуют переходные процессы?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕПИ

С ДВУМЯ РЕАКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Цели работы. 1. Исследовать переходные процессы в цепи RLC при питании ее от источника прямоугольных импульсов.

2. Установить влияние параметров цепи на характер переходного процесса.

Объект и средства исследования

В работе исследуются переходные процессы, возникающие при периодическом переключении цепи RLC с зажимов одного источника постоянного напряжения ( ) на зажимы другого ( ), как показано на рис. 14.1 и 14.2. В качестве элементов исследуемых цепей используются индуктивная катушка на панели «Элементы цепи», магазин сопротивлений, конденсатор («Магазин C ») либо С₃ с панели «Элементы цепи». В работе применяется генератор прямоугольных импульсов, действие которых на цепь эквивалентно периодическому переключению источников постоянной ЭДС. Исследование кривых изменений токов и напряжений в переходном режиме осуществляется с помощью электронного осциллографа. Схема собирается на универсальной панели.

Рабочее задание

1. Включить генератор прямоугольных импульсов и осциллограф и после прогрева подготовить их к работе. Установить заданное
выходное напряжение генератора ( 2 В) и частоту импульсов
f = (1... 2 кГц). Подключить с использованием универсальной панели осциллограф к выходным зажимам генератора. Добиться, чтобы
основную часть экрана занимал один период выходного напряжения (см. рис. 14.2 в предыдущей работе). Согласно правилам работы с осциллографом, измерить и записать значения и и длительность выходных импульсов генератора.

2 . Собрать последовательную схему (рис. 15.1) из катушки индуктивности , конденсатора ( 0.015…0.033 мкФ) и магазина сопротивлений, все переключатели которого в начале опыта установить
в нулевое положение ( ). Подключить зажимы осциллографа
к конденсатору и, изменяя сопротивление , добиться переходного процесса напряжения на емкости, имеющего не менее двух явно видных периодов собственных колебаний и практически заканчивающегося за время действия импульса генератора. Зарисовать в масштабе друг под другом осциллограммы напряжений , , (см. методические указания к работе № 14, п. 1). Записать величину , при которой эти осциллограммы сняты.

3. По кривой напряжения определить период и угловую частоту собственных затухающих колебаний контура и коэффициент затухания . На основании проведенных измерений записать выражение переходного тока в контуре.

4. Рассчитать и по известным параметрам контура ( , , С, R) и сравнить их со значениями, полученными экспериментально.

5. Изменяя (с помощью магазина сопротивлений), определить экспериментально по виду кривой такое его значение, при котором в цепи наступает предельный апериодический процесс. По известным параметрам контура рассчитать критическое сопротивление и сравнить результаты.

6. Установить и записать величину , при которой в цепи имеет место апериодический процесс. Зарисовать в масштабе осциллограммы напряжений , , .

7.^* Изменяя длительность импульса в сторону увеличения и уменьшения , проследить за изменением формы напряжения . Зарисовать формы напряжения при значениях , равных 0.5 и 1.5 . Для точного наблюдения осциллограмм необходимо изменять длительность развертки осциллографа.

Методические указания и рекомендации

1. Для исследуемого последовательного контура характеристическое уравнение

Характеристики

Список файлов книги