13362

Аналіз перехідних режимів в лінійних електричних колах

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторна робота № 8 Тема: Аналіз перехідних режимів в лінійних електричних колах Мета: Вивчити методику комплексного дослідження перехідних режимів електричних кіл для визначення впливу різних факторів на вигляд та характеристики процесів з допомогою програ...

Украинкский

2013-05-11

571 KB

2 чел.

Лабораторна робота № 8

Тема: Аналіз перехідних режимів в лінійних електричних колах

Мета: Вивчити методику комплексного дослідження перехідних режимів електричних кіл для визначення впливу різних факторів на вигляд та характеристики процесів з допомогою програми схемотехнічного моделювання Electronics Workbench 4.0.

 

Проектування надійних електронних пристроїв пов’язане з обов’язковим врахуванням можливих відхилень режиму кола від деякого номінального, як це спостерігається, зокрема, при перехідних режимах. Пояснюється це тим, що величини, які характеризують процеси, при зміні одного усталеного режиму іншим можуть істотно відрізнятися від їх значень в номінальному режимі.

Основним інструментом при експериментальних дослідженнях перехідних режимів є осцилограф, який не лише дає форму часової залежності досліджуваної величини, але й служить для кількісних вимірювань.

В роботі використовується перехідний режим аналізу кола (в опорному меню Circuit / Analysis Options / Transient). При виконанні розрахунків рекомендується використати програму NUMERI [1].

 

Програма виконання лабораторної роботи 

  1.  Розрахунок.
  2.  Розрахунок опору резистора, який забезпечує періодичний  характер перехідного процесу в заданому колі
  3.  Розрахунок перехідного режиму досліджуваного кола.
  4.  Експеримент.
  5.  Отримання осцилограми перехідного процесу в заданому колі і визначення за нею необхідних характеристик.
  6.  Дослідження впливу зміни параметрів елементів на вигляд та характеристики перехідного процесу.
  7.  Розрахунок.
  8.  Розрахунок перехідного процесу в досліджуваному колі з параметрами п.2.2.
  9.  Побудова  графіків заданих величин в перехідних процесах.

Методика проведення досліджень

  Схема досліджуваного кола та її параметри вибираються згідно з варіантом  за рис.4.1 та табл. 4.1.

Пункт 1 програми

  1.  Для обраної схеми згідно варіанту завдання розрахуйте критичне значення RK1 опору резистора R1, яке визначає граничний випадок аперіодичного перехідного процесу при замиканні ключа S1.
  2.  Для значення R1 = 0,01RK1 розрахувати затухання і частоту свобідних коливань. Розрахуйте перехідний процес для величини, вказаної в табл.4.1, при замиканні ключа S1. Якщо досліджувана величина - iL або uC , то рекомендується вибрати класичний метод розрахунку, в інших випадках - операторний метод. Побудуйте графік досліджуваної величини.

Таблиця 4.1.

Варіанти параметрів елементів схем 1 - 5.

   Варіант            U,            R2,                R3,              C,                 L,                 Досліджувана

                             V                               k              F               mH                   величина

1                 12       500              1,0               0,5               20                iC

2                 14            550              1,2               0,7               25                    uL

3                 16            600              1,4               0,8               30                    iL   

4                 18            650              1,6               0,9               35                    uC  

5                 20            700              1,8               1,0               40                    uR1 

6                 22            750              2,0               1,1               45                    iC

7                 24            800              2,2               1,2               50                    uL

8                 26            850              2,4               1,3               55                    iL

9                 28            900              2,6               1,4               60                    uC

10               30            950              2,8               1,5               65                    uR1                             

Пункт 2 програми

  1.  Складіть задане коло і встановіть параметри його елементів згідно з п.1 програми досліджень. Отримайте на екрані осцилографа графік досліджуваної величини і визначіть затухання 0 і період Т0  свобідних коливань. При визначенні 0  можна скористатися двома послідовними максимальними значеннями  А1  і А2  затухаючих періодичних коливань. Тоді експериментальне значення

0  =  (1/Т0) ln(A1/A2)

     Дані вимірів та розрахунків звести в табл.4.2. В разі, якщо відносна похибка  >15% після консультації з викладачем повторити розрахунок або  експеримент.

  1.  На основі осцилограм отримати графіки перехідного процесу при варіації R1 з метою знаходження R1min , що забезпечує мінімальний час tП перехідного процесу

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 4.2.

Результати досліджень перехідного процесу при замиканні ключа S1

 Величина                       Розрахунок                        Експеримент                        , %

 

      0,   s-1

      Т0,  ms

      0 ,  s-1

Пункт 3 програми

3,1, Для досліджуваної згідно з варіантом завдання величини розрахуйте перехідний процес, використовуючи параметри елементів п.2.2 (R1 = R1min).

3,2, Побудуйте графік перехідного процесу. Порівняйте час tП , отриманий в експерименті та в розрахунках. Оцініть похибку і в разі необхідності повторіть дослідження.

Зробити висновки по роботі, звернувши увагу на причини, що привели до розходжень експериментальних та розрахованих значень величин, та на вплив параметрів на вигляд та характеристики перехідного процесу.

Питання для самоперевірки

  1.  Які особливості  моделювання моделювання перехідних процесів Electronics Workbench?
  2.  Сформулюйте і проілюструйте закони комутації.
  3.  Яка умова аперіодичного перехідного процесу в колах 2-го порядку?
  4.  Яка послідовність розрахунку перехідних процесів класичним методом?
  5.  Яка послідовність розрахунку перехідних процесів операторним методом?

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.234 - 288.

Бессонов Л.А., Теоретические основы электротехники.Электрические цепи. - М.: - Высшая школа. - 1984, с.190 - 207, 212 - 214, 217 - 219, 230 - 246.

                     а)                                                                          б)

                      в)                                                                                   г)

                                                               д)

                                                 Рис. 4.1.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28473. Матриці та дії над ними 25.77 KB
  Матрицею або m × nматрицею називається прямокутна таблиця m × n чисел розташованих вт рядках і n стовпцях: де а.Матриця називається прямокутною якщо m ≠ n і квадратною якщо m = n. В останньому випадку число n називається її порядком.Нульовою нульматрицею називається матриця О псі елемент якої нулі.
28474. Визначники та їх властивості 23.28 KB
  Введемо в розгляд нове поняття визначник квадратної матриці порядка n .Для цього попередньо покажемо як шукаються визначники І 3 порядків тобто визначники квадратних матриць 1 3 порядків.Визначник першого порядку це сам елемент аll :Визначником другого порядку називається число В 1 добуток елементів основної діагоналі береться із знаком а побічної діагоналі із знаком .Обчислення визначників порядку n ≥ 4 можна звести як покажемо нижче до знаходження визначників...
28475. Обернена матриця 17.08 KB
  Оберненою до даної квадратної матриці А називається така матриця А1 що А1А =АА11=Е. Для кожної невиродженої квадратної матриці існує єдина обернена. Можна довести що А1 = А 1 де А приєднана до А матриця тобто матриця того ж порядку елементами якої є алгебраїчні доповнення відповідних елементів матриці А' транспонованої до А. Визначник дає інформацію про виродженість чи невиродженість тільки квадратної матриці.
28477. Предмет математичного програмування 11.64 KB
  Для будьякої технікоекономічної задачі кожного рівня наприклад керування роботою підприємства характерними є багатоваріантність вибору тих чи інших рішень а також наявність того чи іншого критерію доцільності прийняття чи відкидання рішень наприклад мінімізація собівартості максимізація прибутку то що. При розв'язуванні будьякої задачі економічного змісту із застосуванням методів математичного програмування необхідно: 1 побудувати математичну модель задачі і проаналізувати її адекватність економічній задачі; 2 з допомогою...
28478. Найпростішіоматематичніомоделі математичного програмування 17.03 KB
  Побудова математичної моделі: Позначимо: хі - кількість одиниць продукції виду Пі, заплановано: до випуску (і=1,2); z - сумарний прибуток при реалізації запланованої виробничої програми. Для змінних x1, x2, очевидно, виконуються нерівност
28480. Стандартні форми задач лінійного програмування 27.15 KB
  Існуючі методи розв'язування ЗЛП передбачають певні вимоги на систему основних обмежень в силу чого розрізняють дві стандартні форми ЗЛП: Іа з обмеженнямирівняннями в такому вигляді розв'язуються задачі з допомогою універсальних методів реалізованих на персональних комп'ютерах; ІІа з обмеженняминерівностями використовується в теоретичних дослідженнях і для геометричної ілюстрації; Лема 1. Будьяка задача ЛП може бути приведена до рівносильної задачі ЛП яка записана в 1й стандартній формі. Будьяка ЗЛП може бути зведена до...
28481. Основні властивості розв’язків задач лінійного програмування 19.37 KB
  Основні властивості розв’язків задач лінійного програмування. Множина розв'язків нерівності заповнює суцільно одну із півплощин на які ділить площину гранична пряма аі1 x1 ai2 Х2= b Леми 1 та 2 дозволяють сформулювати:Властивість 1. Сукупність допустимих розв'язків задачі ] 2 заповнює опуклий многокутник або є порожньою множиною. Оптимальним розв’язком задачі ] 2називається такий її допустимий план на якому цільова функція 1 досягає екстремального найбільшого або найменшого значення.