13361

Аналіз лінійного кола періодичного несинусоїдального струму

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторна робота № 7 Тема: Аналіз лінійного кола періодичного несинусоїдального струму Мета: Вивчити методику комплексного дослідження однофазного електричного кола періодичного негармонічного струму з допомогою програми схемотехнічного моделювання Electroni...

Украинкский

2013-05-11

411.5 KB

3 чел.

Лабораторна робота № 7

Тема: Аналіз лінійного кола періодичного несинусоїдального струму

Мета: Вивчити методику комплексного дослідження  однофазного електричного кола періодичного негармонічного струму з допомогою програми схемотехнічного моделювання Electronics Workbench 4.0.

 

  Забезпечення надійної роботи електричного кола несинусоїдального струму вимагає аналітичних та експериментальних досліджень його режимів, мета яких - визначення споживаних активних потужностей, а також максимальних значень напруг та струмів окремих елементів. При виконанні розрахунків рекомендується використати програму NUMERI [1].

 

Програма виконання лабораторної роботи

1. Розрахунок.

1.1. Розклад вхідної напруги кола на гармонічні складові.

  1.  Розрахунок миттєвих значень струмів віток та напруг котушки та конденсатора.

Визначення діючих і максимальних значень розрахованих напруг та струмів і обчислення коефіцієнтів, які характеризують форму досліджуваних величин.

Обчислення активних потужностей елементів і кола в цілому.

  1.  Експеримент. Визначення законів зміни з часом досліджуваних величин.
  2.  Розрахунок.  Розклад отриманих в п.2 кривих на гармонічні складові.

Методика проведення досліджень

Схема досліджуваного кола та її параметри вибираються згідно з варіантом за рис.3.1 та табл. 3.1

Таблиця 3.1.

Варіанти параметрів елементів схем 1 - 4.

Варі-

ант

Параметри          джерела

Umax ,V   f , Hz     Форма

                                сигн.*

R1,  

R2,

R3,

C. F

L, mH

1

13

100

П

10

15

750

0,5

40

2

17

130

Т

15

20

750

0,5

50

3

15

150

П

20

10

500

0,25

60

4

20

180

Т

15

10

500

0,1

30

5

12

200

П

10

20

300

0,1

30

6

16

220

Т

15

20

300

0,25

35

7

14

250

П

20

15

600

0,4

45

8

19

250

Т

20

20

600

0,4

35

9

18

85

П

15

15

400

0,3

55

10

22

85

Т

15

25

400

0,3

55

*) П(Т) - сигнал прямокутної(трикутної)  форми зі шпаруватістю 1.

     В експериментальній частині  якості джерела вхідної напруги слід вибрати функціональний генератор, а для вимірювання миттєвих значень струмів та напруг - осцилограф.

Пункт 1 програми

1.1. Розкладіть напругу джерела u(t) на гармонічні складові до п’ятої включно. Результати гармонічного аналізу представте в табл.3.2.

Таблиця 3.2.

Гармонічні складові напруги джерела

        k = 1                                  k = 3                                        k = 5

          Um1 , V      U1,           Um3 , V            U3,               Um5 , V          U5,        

1.2. На основі знайдених гармонічних складових напруги джерела і параметрів елементів розрахувати в заданому колі миттєві значення струмів віток і, і1, і2 та напруг на котушці uK та конденсаторі uC. Результати розрахунків звести в табл. 3.3.

Таблиця 3.3

Гармонічні складові струмів та напруг кола

                          k = 1                                    k = 3                                        k = 5

                                            

                          За п.1           За п.3          За п. 1                 За п.3              За п.1              За п.3

                        програми     програми     програми        програми           програми       програми

     Im,  mA

    i ,...

    Im1, mA

    i1 ,...

    Im2, mA

    i2 ,...

   Umк,  V

    Uk ,...

   UmC,  V

    Uc ,...

1.3.  За знайденими миттєвими значеннями струмів та напруг визначити їх діючі та максимальні значення. Обчислити коефіцієнти амплітуди Ка та спотворень Кс. Результати розрахунків звести в табл.3.4.

1.4. Розрахувати активні потужності джерела Рд та елементів кола. Оцінити виконання балансу потужностей за виразом:

P = 2 (PД - P)/( PД + P) 100 %

Значення P > 5% свідчать про помилку в розрахунках. Виконання завдання можна продовжити лише після встановлення помилки. Дані занести в табл.3.5.

Таблиця 3.4.

Результати розрахунків струмів і напруг

Характеристика досліджуваних                              Досліджувані величини

                 величин

                                                                   i                 i1                 i2                 uк                  uС 

Діючі значення,    mA, V

Максимальні значення, mA, V

Коефіцієнт спотворень,  Кс

Коефіцієнт амплітуди,    Ка   

Пункт 2 програми

Зняти осцилограми струмів віток та напруг котушки і конденсатора. Для зняття осцилограми струму вхід осцилографа підключити паралельно до резистора, який включений в вітку з досліджуваним струмом. При цьому масштаб струму

mI = mU / R

де     mU  -  масштаб напруги,

        R -     опір резистора паралельно до якого підключений осцилограф.

Всі зняті осцилограми повинні бути оформлені в звіті у вигляді графіків i(t), u(t)

.

Таблиця 3,5,

Допустимі, розраховані та експериментально знайдені

значення величин

Порівнювані      PR1       PR2            PR3               P,  %           IK max             UK max       UC max

 величини                            W                                                           mA                               V   

                                   

Допустимі         2               2             2                5                 200             100                  60

Розраховані

в  п.1.4,

Експериме-

нтальні з                                                                               

 п.4.

  ,  %                                                                    

Пункт 3 програми

3,1, Розкласти експериментально отримані часові залежності (осцилограми) струмів та напруг на гармонічні складові до п’ятої включно. Результати розкладу занести в табл.3.3.

3,2, Визначити за осцилограмами максимальні та діючі значення величин, обчислити коефіцієнти амплітуди та спотворень. Результати занести в табл.3.6, аналогічну до табл.3.4 (скласти самостійно).

Пункт 4 програми

За діючими значеннями струмів (табл.3.6) та опорами елементів визначити активні потужності та обчислити похибку P . Дані занести в табл.3.5.

   Зробити висновки по роботі, звернувши увагу на причини, що привели до розходжень експериментальних та розрахованих значень величин, та на особливості вимірювань в колах періодичного негармонічного струму.

Питання для самоперевірки

  1.  Які основні можливості програми схемотехнічного моделювання Electronics Workbench?
  2.  Як провести розклад несинусоїдальної напруги в тригонометричний ряд?
  3.  Який звязок між максимальним, діючим та середнім значенням несинусоїдальних періодичних ЕРС, струму та напруги?
  4.  Якими коефіцієнтами характеризують форму несинусоїдальних періодичних кривих?
  5.  Який порядок розрахунку кіл з несинусоїдальними періодичними ЕРС, напругами та струмами?
  6.  Як розрахувати потужність в колах несинусоїдального струму?

Л І Т Е Р А Т У Р А

  1.  Шрюфер Е. Обробка сигналів. - К.: Либідь,1992.

Зевеке Г.В.,Ионкин П.А.,Нетушил А.В.,Страхов С.В. Основы теории цепей. - М.:Энергоатомиздат. - 1989, с.200 - 221.

Бессонов Л.А., Теоретические основы электротехники.Электрические цепи. - М.: - Высшая школа. - 1984, с.179 - 190.

                          а)                                                                                                           б)

                              в)                                                                                     г)

Рис. 3.1.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72886. Вредные выбросы ТЭС и методы их снижения 62.5 KB
  Методы химической очистки газов от NOХ бывают: окислительные основанные на окислении оксида азота в диоксид с последующим поглощением различными поглотителями; восстановительные основанные на восстановлении оксида азота до азота и кислорода с применением катализаторов...
72887. Экологические проблемы при добыче и переработке твердого топлива 62.5 KB
  Эти прогнозные оценки исходят из экономически извлекаемых запасов угля на самом деле их значительно больше. Прогнозные запасы угля доступного к разработке оцениваются в 25 3 трлн. Если исходить из современной ежегодной мировой добычи угля примерно 3 млрд. тонн то его хватит на 1000 лет...
72888. Радиоактивный газ радон и правила защиты от его воздействия 60 KB
  Радон это инертный тяжелый газ в 75 раз тяжелее воздуха который высвобождается из почвы повсеместно или выделяется из некоторых строительных материалов например гранита пемзы кирпича из красной глины. Продукты распада радона радиоактивные изотопы свинца висмута...
72889. Биологическое действие продуктов радиоактивности. Нормирование ионизирующих излучений и способы защиты от них 68 KB
  Степень биологического влияния ионизирующего излучения зависит от поглощения живой тканью энергии и ионизации молекул которая возникает при этом. Под влиянием ионизирующего излучения в организме нарушаются функции кровотворних органов растет хрупкость и проницаемость сосудов...
72890. Экспозиционная доза. Поглощенная доза. Предельно допустимая доза. Эквивалентная доза 63.5 KB
  Экспозиционная доза.Основная характеристика взаимодействия ионизирующего излучения и среды — это ионизационный эффект. В начальный период развития радиационной дозиметрии чаще всего приходилось иметь дело с рентгеновским излучением, распространявшимся в воздухе.
72891. Радиоактивное загрязнение окружающей среды. Виды ионизирующих излучений. Единицы измерения 63 KB
  Особое место среди загрязняющих окружающую среду агентов занимают радиоактивные вещества. Внимание к нему сильно возросло после аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. и ряда инцидентов на других гражданских и военных объектах с ядерным топливом.
72892. Источники инфракрасного (ИК) излучения. Тепловые загрязнения и способы борьбы с ними 66 KB
  Помимо биологических существуют также физические и химические способы очистки выбросов в атмосферу. Для этого используют прогонку через пылеуловитель действующий по принципу мокрой очистки или применяют распыление воды на мелкие капли в так называемых скруберах...
72893. Естественные и техногенные источники ультрафиолетового излучения (УФИ). Биологическое действие УФИ. Природные источники 65.5 KB
  Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле — Солнце. Соотношение интенсивности излучения УФ-А и УФ-Б, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от следующих факторов: от концентрации атмосферного озона над земной поверхностью...