PEREKhODNYE_PROTsESSY
.docxМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
"Томский государственный университет систем управления и
радиоэлектроники" (ТУСУР)
Кафедра телекоммуникаций и основ радиотехники
ОТЧЕТ
Лабораторная работа по дисциплине «Теория электрических цепей»
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕПЯХ ВТОРОГО ПОРЯДКА
Выполнил
Студент
гр. 122-1
Гуляев
Е.И.
«10»
октября 2023 г.
Проверил
Старший
преподаватель
Ким А.Ю.
«10»
октября 2023 г.
2023
ВВЕДЕНИЕ
Цель лабораторной работы:
1)Усвоить основные понятия, связанные с переходным процессом второго порядка (ПП): коммутация, начальные условия, законы коммутации, длительность переходного процесса, постоянная времени.
2)Освоить методику исследования переходных процессов, используя осциллограф USB-лабораторию PCSGU250;
3)Экспериментально проверить выполнение законов коммутации и влияние параметров цепи на длительность и характер переходного процесса в цепях второго порядка.
1 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ВТОРОГО ПОРЯДКА
Для исследования ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕПЯХ ВТОРОГО ПОРЯДКА сначала собирается для исследования напряжения на емкости uc(t);, изображенная на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Схема для исследования ПП на емкости С.
Рассчитывается Rmin, при котором время переходного процесса T/2 и Rгр:
Где:
частота,
.
Где: емкость конденсатора.
Были получены следующие результаты:
; .
Затем на панели настроек генератора выбирается режим генерации прямоугольных импульсов (положительных, однополярных),
устанавливается частота генератора 50Гц.
С помощью потенциометра устанавливаются различные сопротивления:
R, 3R, Rгр, тем самым изменяется постоянная времени τ цепи. Снимаются следующие значения:
Uc - напряжение на конденсаторе, τ - постоянная времени, N - количество колебаний, T - период колебаний, а также рассчитываются значения Q - добротность контура, - частота колебаний.
Экспериментальные и теоретические параметры представлены в таблице 1.1:
Экспериментально полученная частота колебаний:
Где:
Расчетное значение числа колебаний:
Где:
Экспериментальное значение добротности контура:
Где:
Таблица 1.1 – Результаты измерений для Uc
Значение сопротивления R, Ом |
τ э, с |
τ р, с |
0, рад/с |
р, рад/c |
Tэ, мс |
Nэ |
Nр |
Qэ |
Qр |
188 |
0,03 |
0,02 |
4688 |
5103 |
1,34 |
5 |
6 |
3,41 |
5,42 |
570 |
0,00058 |
0,0007 |
4303 |
5103 |
1,46 |
3 |
3 |
2,04 |
1,79 |
2048 |
- |
0,001 |
- |
5103 |
- |
0 |
- |
0,68 |
0,5 |
N, Q, ω экспериментальные совпадают с расчетными значениями (в пределах погрешности).
Далее собирается схема для исследования напряжения UR(t), представленная на рисунке 1.2:
Рисунок 1.2 – Схема для исследования ПП на сопротивлении R.
Снимаются аналогичные показания для схемы исследования ПП на сопротивлении R и заносятся в таблицу 1.2.
Все значения рассчитываются по формулам 1.3 - 1.6.
Таблица 1.2 - Результаты измерений для Ur
Значение сопротивления R, Ом |
τ э, с |
τ р, с |
0, рад/с |
р, рад/c |
Tэ, мс |
Nэ |
Nр |
Qэ |
Qр |
198 |
0,06 |
2*10^-4 |
4487 |
5103 |
1.4 |
6 |
6 |
4,09 |
5,15 |
570 |
0,04 |
7*10^-5 |
4553 |
5103 |
1.38 |
2 |
2 |
1,36 |
1,79 |
2048 |
- |
1,9*10^-5 |
- |
5103 |
- |
0 |
- |
0,68 |
0,5 |
Сравним осциллограммы UC и UR для разных значений сопротивлений:
Рисунок 1.3 - Графики осциллограмм Uc(t)(слева) и Ur(t)(справа) при R = 198 Ом
Рисунок 1.4 - Графики осциллограмм Uc(t) (слева) и Ur(t) (справа) при R = 570 Ом Рисунок 1.5 - Графики осциллограмм Uc(t) (слева) и Ur(t) (справа) при R = 2048 Ом
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе лабораторной работы были усвоены основные понятия, связанные с переходными процессами (ПП): коммутация, начальные условия, законы коммутации, длительность переходного процесса, постоянная времени.
Освоена методика исследования переходных процессов, используя осциллограф USB-лабораторию PCSGU250.
Экспериментально проверено влияние параметров цепи на длительность и характер переходного процесса в цепях второго порядка – с увеличением сопротивления контура уменьшается время переходного процесса.