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

29534. ФНП (неявная производная, градиент, производная по направлению, эластичность, локальные и глобальные экстремумы) 487.5 KB
  63 Найти производную для функций заданных неявно: а ; б ; в ; г .64 Найти производные указанного порядка для функций заданных неявно: а если ; б если .65 Найти частные производные для функций заданных неявно: а ; б ; в ; г 6.66 Найти дифференциал функции заданной неявно в указанной точке если: а ; б .
29535. ФНП (производная сложной функции, условные экстремумы, касательная плоскость и нормаль, выпуклость) 418.5 KB
  Достаточное условие условного экстремума. Пусть - точка возможного условного экстремума функции , т.е. в этой точке выполнены необходимые условия условного экстремума. Тогда, если при всевозможных наборах значений , удовлетворяющих соотношениям () и не равных одновременно нулю:
29536. Векторный анализ. Теория поля 102.5 KB
  Векторные функции действительной переменной. Если каждому значению действительной переменной поставлен в соответствие вектор то говорят что на множестве задана векторфункция действительной переменной . Задание векторфункции равносильно заданию трёх числовых функций координат вектора : или кратко .
29537. Функция. Основные понятия. Графики элементарных функций 439 KB
  Графики элементарных функций.12 найти область определения функций: 4.21 выяснить какие из указанных функций четные какие нечетные.30 выяснить какие из функций являются периодическими и определить их наименьший период Т: 4.
29539. Непрерывность функции. Точки разрыва. Свойства функций непрерывных на отрезке 274.5 KB
  Точки разрыва. Если в точке то называется точкой разрыва функции . При этом различают следующие случаи: 1 Если то называется точкой устранимого разрыва функции . 2 Если в точке функция имеет конечные односторонние пределы и но они не равны друг другу то называется точкой разрыва 1ого рода.
29540. Простейшие правила нахождения производной. Нахождение производной сложной функции 456.5 KB
  Производной 1ого порядка функции в точке называется конечный предел . Функция имеющая производную в данной точке называется дифференцируемой в этой точке. Если функция дифференцируема в точке а функция дифференцируема в точке то сложная функция дифференцируема в точке и имеет производную: или кратко .
29541. Логарифмическая производная. Дифференцирование функций, заданных неявно и параметрически. Производные высших порядков 374.5 KB
  Логарифмической производной функции называется производная от логарифма этой функции т. Применение предварительного логарифмирования функции приводит к следующему часто более простому способу вычисления её производной: . Например для степеннопоказательной функции где дифференцируемые функции: . Если дифференцируемая функция задана неявно уравнением то производная этой неявной функции может быть найдена из уравнения линейного относительно где рассматривается как сложная функция переменной .
29542. ПРОФЕСІЙНА ЕТИКА ТА ЕСТЕТИКА 431.18 KB
  Знання естетики впливає на розвиток людини розкриває принципи пізнання естетичних обєктів. Вона вивчає мораль загалом як особливу сферу життєдіяльності людини аналізує природу структуру та соціальну роль моралі досліджує її походження й історичний розвиток теоретично обґрунтовує певну систему моральних поглядів і норм. Вона розглядає закономірності морального життя особистості та суспільства шляхи й засоби вдосконалення стосунків між людьми способи запобігання руйнації моральних взаємин моральну культуру особистості що проявляється в...