- •Работа № 14
- •Исследование
- •Переходных и импульсных характеристик
- •Цель работы
- •Подготовка к работе
- •Описание установки и методика измерений
- •Выполнение работы
- •Подготовка к работе
- •Описание установки
- •Подготовка к работе
- •1. Изучить разделы курса по конспектам лекций и учебникам /1-4/.
- •Выполнение работы Исследование режима в короткозамкнутой линии
- •Измерение комплексной нагрузки
- •391000, Рязань, ул. Гагарина, 59/1.
-
УДК 621.3.01
Теория электрических цепей: Методические указания к лабораторным работам / Рязан. гос. радиотехн. акад.; Сост.: В.Н. Зуб, Н.В. Мещеряков, С.М. Милюков, В. П. Рынин; Под ред. В.П. Рынина. Рязань, 2002. 16 с.
Содержат материалы, необходимые для выполнения лабораторных работ по курсам ТЭЦ, ТОЭ, ОТЦ, РТЦС.
Предназначены для студентов дневного и вечернего отделений специальностей 2010, 2012, 2016.
Табл. 5 . Ил. 23 . Библиогр.: 4 назв.
Электротехника, линейные цепи, переходные процессы, переходная характеристика, импульсная характеристика, длинная линия, согласо- вание линии с нагрузкой
Печатается по решению методического совета Рязанской государственной радиотехнической академии.
Рецензент: кафедра ТОЭ Рязанской государственной радиотехнической академии ( зам. зав. кафедрой доц. В.И. Ивашкин )
3283
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РЯЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Методические указания к лабораторным работам
Рязань 2002
РАБОТА № 13
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
Цель работы
Исследовать переходные процессы в цепях RC, RL, RLC при подключении их к источнику постоянного напряжения.
Подготовка к работе
1. Изучить разделы курса по конспектам лекций и учебникам [1-3].
Номер
бригады
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
L, мГн
214
300
260
290
180
160
190
145
155
200
Рис. 13.1
Рис. 13.2
Рис. 13.3
Подготовить бланк отчета, поместив в нем исходные данные, схемы рабочих цепей, результаты расчетов, графики.
Описание установки
Элементы исследуемой цепи собраны внутри блока. На его лицевой панели с помощью контактных гнезд закреплены выводы и показаны условные изображения элементов R, L, C, переключателей и переменного сопротивления (R4).
Для сборки цепи используются проводники с наконечниками, с помощью которых соединяются гнезда, показанные на схеме. Питание цепи осуществляется от генератора прямоугольных импульсов типа Г5-54. Длительность импульса выбрана такой, что переходный процесс в цепи практически заканчивается за время действия импульса. Длительность паузы между импульсами выбрана такой, что в цепи после прекращения импульса переходный процесс также практически заканчивается. Выбранные соотношения длительностей позволяют моделировать реакцию цепи при подключении ее к источнику постоянного напряжения путем исследования реакции цепи во время действия импульса той же величины.
Напряжение на выходе генератора контролируется по пиковому вольтметру, встроенному в генератор.
Наблюдение формы кривых напряжения осуществляется с помощью однолучевого осциллографа С1-72.
Выполнение работы
1. Для наблюдения импульсов на выходе генератора собрать цепь, изображен-ную на рис. 13.4. Установить частоту повторения импульсов равной 100 Гц, длительность импульса - 1000 мкс. Ампли-туду импульса установить равной 2 В.
Рис. 13.4
Переходный процесс в RL-цепи.
Собрать цепь по схеме рис. 13.5.
Рис. 13.5
Переключатель П1 поставить в положение «I». Переключатель П2 (на рис. 13.5 не показан), изменяющий величину резистора R1, также установить в положение «I». Зарисовать осциллограмму напряжения на резисторе R1 и определить постоянную времени цепи. Сопоставить результаты с расчетными.Для наблюдения осциллограммы напряжения на катушке перевести П1 в положение «II». Зарисовать осциллограмму и сопоставить с расчетной.
Изменить величину резистора путем переключения П2 в положение «II». Зарисовать осциллограммы напряжений согласно пп.2.2 и 2.3.
Переходный процесс в RC-цепи.
Собрать цепь по схеме рис. 13.6.
Рис. 13.7
Переключателем П3 (П2 и П3 на рис. 13.6 не показаны) установить емкость конденсатора С=8000 пФ, П1 поставить в положение «II», П2 - в положение «II». Зарисовать осциллограмму напряжения на конденсаторе. Определить постоянную времени цепи. Сопоставить полученные результаты с расчетными.Зарисовать осциллограмму напряжения на резисторе R2, предварительно установив П1 в положение «I». Сопоставить с расчетной.
Рис. 13.6
Переключателем П2 изменить величину резистора путем установки П2 в положение «I». Зарисовать осциллограммы напряжений на резисторе и конденсаторе согласно пп.3.2 и 3.3.Переходный процесс в RLC- цепи.
Колебательный процесс. Для наблюдения осциллограммы напряжения на резисторе R4 установить П1 в положение «I», П2 - в положение «IV». Переключателем П3 установить емкость конденсатора С=8000 пФ. Плавно изменяя величину сопротивления резистора R4, добиться затухающего колебательного процесса, при котором за длительность переходного процесса наблюдается около трех периодов колебаний. Зарисовать осциллограмму напряжения. По ее виду определить частоту собственных колебаний и коэффициент затухания.
Апериодический процесс. Увеличивая величину сопротивления резистора R4, добиться момента исчезновения колебаний, что соответствует критическому режиму. Продолжая увеличивать сопротивление резистора R4, получить апериодический процесс. Зарисовать осциллограммы напряжений на резисторе R4 для обоих случаев.
Контрольные вопросы
Как формулируются законы коммутации ?
Что понимают под независимыми и зависимыми начальными условиями ?
Как составляется характеристическое уравнение ?
Что понимают под принужденным и свободным режимами ? Каков их смысл ?
Что такое постоянная времени цепи первого порядка ? Как ее определить по осциллограмме переходного процесса ?
Как определить частоту собственных затухающих колебаний и коэффициент затухания по осциллограмме переходного процесса ?
Работа № 14
Исследование
Переходных и импульсных характеристик
Цель работы
Рассчитать и измерить переходные и импульсные характеристики линейных цепей.
Рассчитать реакцию цепи на прямоугольный импульс и объяснить динамику переходных процессов.
Подготовка к работе
Изучить рассматриваемую тему по конспектам лекций и одному из учебников [1-3].
Выполнить расчеты. Исходные данные взять из таблицы, ЕО=2 В, С=8 нФ.
Рис. 14.1
Рис. 14.2
Для цепи RLC (рис. 14.3, R=0.15RКР ) рассчитать переходную и импульсную характеристики, построить графики полученных функций и убедиться в их соответствии друг другу.
Ознакомиться с описанием установки.
Рис. 14.3
Номер бригады |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
L, мГн |
214 |
300 |
260 |
290 |
180 |
160 |
190 |
145 |
155 |
200 |
Описание установки и методика измерений
Для экспериментального определения переходной и импульсной характеристик на вход исследуемой цепи подаются прямоугольные импульсы от генератора Г5-54 с выхода 1:1 (внутреннее сопротивление генератора 90 Ом). Выходные сигналы наблюдаются с помощью осциллографа С1-72. Для наблюдения переходной характеристики длительность импульса должна быть больше длительности переходного процесса, т.е. tи > tпер. проц. Для наблюдения импульсной характеристики длительность импульса должна быть достаточно малой, чтобы его можно было считать ударным воздействием. Интервал между импульсами должен быть достаточно большим, чтобы в течение его энергия, накопленная в цепи, рассеялась и схема вернулась к нулевым начальным условиям.
С учетом перечисленных требований следует частоту повторения импульсов установить равной 100 Гц, длительность импульса при измерении переходной характеристики - 1000 мкс, а при измерении импульсной характеристики - 10 мкс. Амплитуду импульса следует установить равной 2 В.
Р екомендуется использовать ждущий режим работы осциллографа (кнопка нажата). В этом режиме синхроимпульсы с генератора Г5-54 подаются на запуск развертки осциллографа С1-72. Для наблюдения переднего фронта характеристик следует установить задержку основного импульса относительно синхронизирующего около 10 мкс.
Для количественного сравнения результатов эксперимента с расчетами для RC и RL цепей следует измерить максимальное значение и постоянную времени каждой из исследуемых характеристик. Для цепи RLC необходимо измерить установившееся значение, и св. При наблюдении импульсных характеристик следует иметь в виду, что величина реакции цепи много меньше амплитуды входного импульса. Поэтому наблюдение самого импульса, прошедшего на выход цепи, и последующей реакции цепи должно проводиться при различной чувствительности усилителя вертикального отклонения осциллографа.