- •Математическое моделирование.
- •Определение входных и взаимных проводимостей ветвей, проверка теоремы взаимности, компенсации, вариаций (дополнительные задания)
- •Экспериментальная часть (аналоговое моделирование).
- •Определение входных и взаимных проводимостей ветвей, проверка теоремы взаимности, компенсации, вариаций (дополнительные задания)
Лабораторная работа №1
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ГАРМОНИЧЕСКИМ СИГНАЛОМ
Математическое моделирование.
Этот этап работы проводится самостоятельно, как подготовка к выполнению аналогового моделирования с помощью приборов.
Он заключается в расчётах электрических цепей с заданными в конкретном варианте значениями элементов. В дальнейшем при аналоговом моделировании эти элементы будут заменены компонентами, номиналы которых будут соответствовать выбранным значениям элементов с заданной погрешностью.
Варианты номиналов элементов
Вар. |
22 |
23 |
24 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
R, Ом |
750 |
820 |
910 |
R2=910 |
R2=510 |
R2=430 |
R2=910 |
R2=510 |
R2=430 |
C, мкФ |
0,015 |
0,015 |
0,015 |
C8=0,01 |
C8=0,01 |
C8=0,01 |
C4=0,05 |
C5=0,05 |
C6=0,05 |
L, мГн |
7,5 |
8,2 |
9,1 |
L1= |
L2= |
L3= |
L4= |
L5= |
L6= |
Для записей рассчитанных значений воспользуйтесь рабочей тетрадью.
Задание 1. Простые цепи
Для указанных ниже схем, содержащих один реактивный элемент:
Рассчитать значение граничной частоты FB при значениях элементов, указанных в выбранном варианте.
Рассчитать значение комплекса выходного напряжения Ůout и тока источника İ
при входном гармоническом сигнале Ůin= 2 B, а также частотах F=FB; 0,5 FB; 1,5 FB.
Построить примерный вид осциллограмм Ůout и Ůin и потенциальные диаграммы напряжений с указанием тока источника.
Рассчитать значение полной, активной и реактивной мощности, выделяющейся в данных схемах при всех трёх частотах. Построить треугольники мощностей.
Пример (масштаб выбирается самостоятельно).
Схема 1-1, дифференцирующая RC-цепь.
Схема 1-2, интегрирующая RC-цепь.
Схема 1-3, дифференцирующая LR-цепь
Схема 1-4, интегрирующая LR-цепь.
Задание 2. Линейные цепи с двумя реактивными элементами.
Схема 2-1, последовательное соединение элементов.
Задание.
Рассчитать значения входного тока İn , а также падения напряжений на элементах ŮR , ŮC, ŮL и напряжения в узлах относительно земли (узел 0) Ů1, Ů2. Построить примерный вид осциллограмм Ů1, Ů2 , Ů3 и потенциальные диаграммы напряжений ŮR , ŮC, ŮL , Ů1, Ů2 с указанием входного тока источника İn.
Напряжение в узле Ù3 равно эдс источника V1.
Расчёты произвести при входном гармоническом сигнале Ůin= 2 B, а также частотах
F=6·104 рад/с; 12·104 рад/с.
Рассчитать значение полной, активной и реактивной мощности выделяющейся в данной схеме при указанных частотах. Построить треугольники мощностей.
С хема 2-2, параллельное соединение реактивных элементов (на выбор одну из предложенных схем)
Задание.
Рассчитать значения входного тока Ìin , а также значения токов ÌС , ÌL в ветвях с реактивными элементами и напряжения в узле 2 относительно земли (узел 0) Ù2, а также падение напряжения на индуктивности ŮL (на ёмкости ŮС). Построить примерный вид осциллограмм Ů1, Ů2 , Ů3 и потенциальные диаграммы напряжений ŮR , ŮC, ŮL , Ů1, Ů2, а также векторную диаграмму токов тока Ìin , ÌС , ÌL .
Напряжение в узле Ù1 равно эдс источника V1. Собственным сопротивлением индуктивности пренебрегаем.
Расчёты произвести при входном гармоническом сигнале Ůin= 2 B, а также частотах
F=6·104 рад/с; 12·104 рад/с. Для вариантов 22, 23, 24 значение элемента RS=300 Ом. Для остальных вариантов RS=R14=R15=110 Ом.
Рассчитать значение полной, активной и реактивной мощности развиваемой источником при работе на эту схему при указанных частотах. Построить треугольники мощностей.
Схема 2-3. Метод эквивалентного источника.
Выделим ветвь с индуктивностью между узлами 2,3 и определим в ней ток Ì методом эквивалентного источника. Внутренним сопротивлением катушки индуктивности пренебрежём.
Для этого проведём с оставшейся частью схемы опыт холостого хода (измерение Ůxx ) и короткого замыкания (измерение Ìкз).
После этого заменим её источником в составе источника эдс с Е= Ůхх и внутреннего сопротивления с Zвн= Ůxx/Ìкз
Для определения искомого тока нужно будет решить уравнение, составленное по 2 закону Кирхгофа для одноконтурной цепи.
Опыт холостого хода Опыт короткого замыкания
Задание.
Рассчитать значения Ùхх и Ìкз в приведённых схемах опытов холостого хода и короткого замыкания. За начальную фазу принимать фазу источника питания. Определить ток в катушке индуктивности.
Расчёты произвести при входном гармоническом сигнале Ůin= 2 B, а также частотах
F=6·104 рад/с; 12·104 рад/с.
Для вариантов 22, 23, 24 значение элемента RS=300 Ом.
Для остальных вариантов RS=R14=R15=110 Ом.