- •Требования к оформлению отчетов
- •Список используемых сокращений
- •Работа № 7 исследование резонансных явлений в простых электрических цепях
- •7.1. Подготовка к работе
- •7.2. Исследования резонанса напряжений с применением моделирующих компьютерных программных средств Multisim
- •7.2.1. Исследование резонанса напряжений и ачх контура с малыми потерями
- •7.2.2. Исследование резонанса напряжений и ачх контура с большими потерями
- •7.2.3. Исследование влияния емкости на характеристики контура
- •7.3. Исследование резонанса токов с применением компьютерных программных средств Multisim
- •7.3.1. Исследование резонанса токов и ачх параллельного контура с малыми потерями
- •7.3.2. Исследование резонанса токов и ачх контура с большими потерями
- •7.3.3. Исследование влияния изменения емкости на характеристики контура
- •7.4. Требования к отчету
- •Работа № 9 исследование индуктивно связанных цепей
- •9.1. Подготовка к работе
- •9.2. Исследования с применением моделирующих компьютерных программных средств Multisim
- •9.2.1. Определение индуктивностей катушек, взаимной индуктивности и коэффициента связи
- •9.2.2. Исследование последовательного соединения индуктивно связанных катушек
- •9.2.3. Исследование параллельного соединения индуктивно связанных катушек
- •9.2.4. Исследование ачх и фчх функции передачи трансформатора по напряжению
- •9.3. Требования к отчету
- •Работа № 12 исследование искажений импульсных сигналов при прохождении их через линейные цепи
- •12.1. Подготовка к работе
- •12.2. Исследования с применением моделирующих компьютерных программных средств Multisim
- •12.2.1. Исследование искажений в цепи первого порядка
- •12.2.2. Исследование искажений в цепи второго порядка
- •12.2.3. Исследование искажений в цепи высокого порядка
- •12.3. Исследования с применением моделирующих компьютерных программных средств Micro-Cap 9
- •12.3.1. Исследование искажений в цепи первого порядка
- •12.3.2. Исследование искажений в цепи второго порядка
- •12.3.3. Исследование искажений в цепи шестого порядка
- •12.4. Требования к отчету
7.3.2. Исследование резонанса токов и ачх контура с большими потерями
Соберите схему, изображенную на рис. 7.9.
Рис. 7.9
Потери в цепи определяются проводимостью . Методика исследования такая же, как в 7.3.1. Результаты измерений занесите в таблицы, аналогичные табл. 7.3 и 7.4. Поскольку АЧХ цепи является более плавной, рекомендуется в диапазонах 8…12 кГц и 16…20 кГц изменять частоту через 2 кГц. По результатам измерений в табл. 7.3 вычислите лишь , и .
7.3.3. Исследование влияния изменения емкости на характеристики контура
Соберите схему, изображенную на рис. 7.10.
Рис. 7.10
Проведите измерения, аналогичные 7.3.2. Результаты измерений занесите в таблицы, аналогичные табл. 7.3 и 7.4. Поскольку АЧХ цепи является более плавной, рекомендуется в диапазоне 1…4 кГц изменять частоту через 1 кГц, в диапазоне 4…10 кГц через 0,5 кГц, а в диапазоне 10…18 кГц через 2 кГц.
7.4. Требования к отчету
В отчете должны быть отражены цель работы, все пункты экспериментального исследования и заключение с краткими выводами. По каждому пункту в отчет следует включить его название, схемы исследуемых цепей, таблицы измерений и вычислений, а также необходимые расчеты.
Рекомендуется на одном графике построить все АЧХ по 7.2.1 – 7.2.3 и графически рассчитать добротности, на другом – аналогично по 7.3.1 – 7.3.3. Необходимо также письменно ответить на следующие вопросы:
1. Как, используя эквивалентные схемы цепи для , и , определить значения АЧХ на этих частотах и проконтролировать результаты эксперимента? Приведите схемы замещения для этих частот.
2. В чем сходство и в чем различие данных, измеренных и рассчитанных в 7.2.1 и 7.2.2?
3. В чем сходство и в чем различие данных 7.2.2 и 7.2.3? Почему диапазон изменения частоты иной?
4. Как, используя эквивалентные схемы цепи для , и , определить значения АЧХ на этих частотах и проконтролировать результаты эксперимента?
5. В чем сходство и в чем различие данных, измеренных и рассчитанных в 7.3.1 и 7.3.2?
6. В чем сходство и в чем различие данных 7.3.1 и 7.3.2? Почему диапазон изменения частоты иной?
Работа № 9 исследование индуктивно связанных цепей
Цель работы: экспериментальное определение параметров двух индуктивно связанных катушек и проверка основных соотношений индуктивно связанных цепей при различных соединениях катушек.
9.1. Подготовка к работе
Схема замещения двух индуктивно связанных катушек, удовлетворительно учитывающая электромагнитные процессы в диапазоне низких и средних частот, представлена на рис. 9.1, где L1, R1 и L2, R2 – индуктивности и сопротивления соответственно первой и второй катушек; M – их взаимная индуктивность.
Степень магнитной связи двух катушек определяется коэффициентом связи:
, (9.1)
где , – индуктивные сопротивления катушек; – – сопротивление взаимной индуктивности, при этом 0 1.
Рис. 9.1
В режиме гармонических колебаний уравнения цепи на рис. 9.1 имеют вид:
(9.2)
Знак M и определяется выбором положительных направлений токов и . Для выбранных направлений токов M > 0, если включение катушек согласное, и M < 0, если включение встречное. Способ включения катушек устанавливается с помощью однополярных выводов, отмеченных «звездочками»: если токи катушек направлены одинаково относительно однополярных выводов (например, как показано на рис. 9.1), то катушки включены согласно; в противном случае включение встречное.
Параметры уравнения (9.2) могут быть определены из двух опытов холостого хода, в одном из которых I2 = 0, в другом I1 = 0; осуществляют эти опыты размыканием соответствующей пары внешних выводов катушек. Если используют катушки достаточно высокой добротности (L >> R), то при определении их индуктивности допустимо пренебречь активными сопротивлениями обмоток катушек, т. е. считать R1 = 0 и R2 = 0; ошибка при этом будет несущественной с точки зрения инженерной практики. Полагая в уравнениях (9.2) сначала I2 = 0, а затем I1 = 0, при условии R1 = R2 = 0 получаем соответственно:
(9.3)
На рис. 9.2, а показано последовательное соединение двух индуктивно связанных катушек. В этом случае , и из уравнения (9.2) при R1 = R2 = 0 находим выражение эквивалентной индуктивности:
. (9.4)
Рис. 9.2
Для параллельного соединения (рис. 9.2, б) , . Разрешая систему уравнений (9.2) относительно токов с учетом R1 = R2 = 0, можно получить выражение эквивалентной индуктивности:
(9.5)
В выражениях (9.4), (9.5) M > 0 при согласном и M < 0 при встречном включении катушек.
Если к выводам второй катушки присоединить нагрузочное сопротивление Zн, получим двухобмоточный трансформатор (рис. 9.3). В трансформаторе энергия от источника, включенного в цепь первичной обмотки, передается нагрузке Zн, подключенной к вторичной обмотке. Эта передача осуществляется без электрической связи между обмотками посредством изменяющегося потока взаимной индукции.
Рис. 9.3
Рассматривая трансформатор как четырехполюсник, можно его передающие свойства характеризовать функциями передачи напряжений и токов. Положив , из уравнений (9.2) при R1 = R2 = 0 получаем:
(9.6)
В случае активной нагрузки (Zн = Rн) модуль функции передачи (9.6) по напряжению (АЧХ)
(9.7)