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

13553. Знание – не инертный, пассивный посетитель, приходящий к нам, хотим мы этого или нет; его нужно искать, прежде, чем оно будет нашим, оно – результат большой работы и потому – большой жертвы 14.88 KB
  Знание – не инертный пассивный посетитель приходящий к нам хотим мы этого или нет; его нужно искать прежде чем оно будет нашим оно – результат большой работы и потому – большой жертвы. Г.Бокль В выбранном мною высказывании автор поднимает проблему познания способ
13554. Разумный человек приспосабливается к миру; неразумный – упорно пытается приспособить мир к себе. Поэтому прогресс зависит от неразумных людей 28 KB
  Разумный человек приспосабливается к миру; неразумный – упорно пытается приспособить мир к себе. Поэтому прогресс зависит от неразумных людей. Бернард Шоу Выбранное мною высказывание затрагивает проблему движущих сил прогресса. Данная тема крайне актуальная в со
13555. Религия, Искусство и Наука – это ветви одного и того же дерева. (А. Эйнштейн) 34 KB
  Религия Искусство и Наука – это ветви одного и того же дерева. А. Эйнштейн Выбранное мною высказывание затрагивает вопрос об общности трех основных феноменов духовной культуры религии искусства и науки. Данная тема крайне актуальна в современном мире где с развити...
13556. Свобода есть право на неравенство 16.73 KB
  Свобода есть право на неравенство. Н. А. Бердяев Выбранное мною высказывание рассматривает проблему понимания одной из высших ценностей человеческого общества свободы. Ведь недаром немецкий философ Георг Гегель писал что свобода является осознанной необходим
13557. Чернышевский. Тот, кто не изучил человека в самом себе, никогда не достигнет глубокого знания людей 15.55 KB
  Тот кто не изучил человека в самом себе никогда не достигнет глубокого знания людей. Н.Г.Чернышевский Выбранное мною высказывание затрагивает проблему познания человеком самого себя важности значимости постижения человеком собственной личности и других людей. Е
13558. Цивилизация шла, шла и зашла в тупик. Дальше некуда. Всё обещали, что наука и цивилизация выведут нас, но теперь уже видно, что никуда не выведут: надо начинать новое 33.5 KB
  Цивилизация шла шла и зашла в тупик. Дальше некуда. Всё обещали что наука и цивилизация выведут нас но теперь уже видно что никуда не выведут: надо начинать новое. Л. Толстой Выбранное мною высказывание затрагивает проблему направленности общественного прогресса.
13559. Цивилизация шла, шла и зашла в тупик. Дальше некуда. Все обещали, что наука и цивилизация выведут нас, но теперь уже видно, что никуда не выведут: надо начитать новое 17.06 KB
  Цивилизация шла шла и зашла в тупик. Дальше некуда. Все обещали что наука и цивилизация выведут нас но теперь уже видно что никуда не выведут: надо начитать новое. Л.Н. Толстой Выбранное мною высказывание связано с проблемой общественного прогресса будущности чело...
13560. Прекрасное постигается путем изучения и больших усилий, дурное усваивается само собой, без труда 14.36 KB
  Прекрасное постигается путем изучения и больших усилий дурное усваивается само собой без труда. Демокрит В выбранном мною высказывании автор затрагивает проблему морального или этического вида познания путей постижения человеком прекрасного и дурного. Эта п...
13561. Власть над собой - самая высшая власть, порабощенность своими страстями - самое страшное рабство 14.6 KB
  Власть над собой самая высшая власть порабощенность своими страстями самое страшное рабство. Л. Н. Толстой Выбранное мною высказывание затрагивает проблему важности управления личностью своего поведения. Эта проблема является важной поскольку самоконтроль...