37612

Проведение экспериментальных работ при исследовании переходных процессов в электрических цепях

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

На экране осциллографа получаем изображение зависимости напряжения и тока конденсатора от времени.Зарисовываем осциллограммы тока и напряжения на конденсаторе: Рассчитываем по осциллограмме постоянные времени разряда и заряда конденсатора по кривой uсt. На экране осциллографа получаем изображения зависимости тока и напряжения катушки от времени. Зарисовываем осциллограммы тока и напряжения катушки: Рассчитываем по осциллограмме постоянные времени при подключении и отключении катушки по кривой it.

Русский

2013-09-24

115 KB

0 чел.

Цель работы: Научиться проведению экспериментальных работ при исследовании переходных процессов в электрических цепях.

Задачи работы:

1. Освоить навыки получения осциллограмм в цепях RC, RL, RCL;

2. Научиться определять опытным путём постоянную времени и декремент затухания в исследуемых переходных процессах.

  1.  Закрепить навыки работы с электронным осциллографом.

Порядок выполнения работы:

Экспериментальная часть

1. Собираем  цепь  (рис.1).

2.Отключаем индуктивную катушку с помощью переключателя SA. На экране осциллографа получаем изображение зависимости напряжения и тока конденсатора от времени.

       3.Зарисовываем  осциллограммы тока и напряжения на конденсаторе:

 

Рассчитываем по осциллограмме постоянные времени разряда и заряда конденсатора по кривой uс(t).

Заряд:

uс(t) = U0(1 - e-t/τ);

uс(t1)/uс(t2) = U0(1 - e-t1/τ )/ U0(1 - e-(t1+Δt)/τ)= e Δt/τ;

τз = |Δt/ln(u(t1)/u(t2))|‌.‌

τз = |(4 – 1,1)/ln(4/9)| = 1,43 мс.

Разряд:

uс(t)= U0e-t/τ ;

uс(t3)/uс(t4) = U0e –t3/τ/U0e-(t3+Δt)/τ = e Δt/τ;

τр = |Δt/ln(u(t3)/u(t4))|;

τр = |(11 – 10)/ln(10/1,2)| = 0,47 мс.

‍‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌4. Подключаем  катушку индуктивности. На экране осциллографа получаем изображения зависимости тока и напряжения катушки от времени.

5. Зарисовываем осциллограммы тока и напряжения катушки:

Рассчитываем по осциллограмме постоянные времени при подключении и отключении катушки по кривой i(t).

Подключение:

i(t) = I0(1 - e-t/τ);

i(t1)/i(t2) = I0(1 - e-t1/τ )/ I0(1 - e-(t1+Δt)/τ)= e Δt/τ;

τп = |Δt/ln(i(t1)/i(t2))|‌.‌

τп = |(0,8 – 0,1)/ln(14,3/30,9)| = 0,32 мс.

Отключение:

i(t) = I0e-t/τ;

i(t1)/i(t2) = I0e-t1/τ/I0e-(t1+Δt)/τ= e Δt/τ;

τо = |Δt/ln(i(t1)/i(t2))|‌.‌

τо = |(10 – 10,4)/ln(32,9/12,9)|= 0,43 мс.

6. Подключаем катушку и конденсатор. На экране осциллографа получаем изображение тока и напряжения на конденсаторе и на катушке.

7. Зарисовываем осциллограммы тока и напряжений:

Определяем параметры колебательного процесса по кривой i(t):

i(t)/i(t+T) = eδT;

= (ln(i(t)/i(t+T)))/T = (ln(60/16))/0,002 = 660,88 с-1;

ω = 2π/T = 2*3,14/0,002 = 3140 с-1.

Расчетная часть

1. Рассчитываем  постоянные времени разряда и заряда конденсатора, начальные значения тока и напряжение конденсатора по известному напряжению источника U и параметрам цепи R1,R2,R0 и С:

τз = τр =  RC;

τз = (R1 + R2 + R0)C = 339*4*10-6 = 1,3 мс;

iз нач = U/( R1 + R2 + R0) = 10/(200 + 51 + 68 + 7) = 32 мА;

uсз нач= 0.

τр = (R2 + R0)C = 139*4*10-6 = 0,5 мс.

iр нач = U/( R2 + R0) = 10/(119 + 7) = 80 мА;

uср нач = U = 10 В.

Сравнивая результаты расчёта с результатами, полученными в п. 3, мы видим, что они сходятся.

2. Рассчитываем  постоянные времени подключения и отключения катушки, начальные значения тока и напряжения катушки по известному напряжению источника и параметрам цепи:

τп = τо =  L/R;

τп = L/(R1 + R2 + RK + R0) =

= 0,0245/(200 + 119 + 13 + 7) = 0,36 мс;

iп нач = 0;

uк п нач= U = 10 В.

τо = L/(R2 + RK + R0) = 0,0245/(119 + 13 + 7) = 0,45 мс.

iо нач = U/( R1 + R2 + RK + R0) = 10/(119 + 13 + 7) = 30 мА;

uк о нач = iо нач(R2 + R0) =  0,03*(119 + 7) = 3,78 В.

Сравнивая результаты расчёта с результатами, полученными в п. 5, мы видим, что они сходятся.

Рисуем  график  переходного процесса:

3. Рассчитываем корни характеристического уравнения для переходных процессов по данным параметрам цепи в п. 6:

p1,2 = -R/2L ± ((R/2L)2 – 1/LC)1/2, Rкр = 2(L/C)1/2 = 49,5 Ом.

Подключение:

R = R1 + Rк + R0 = 200 + 13 + 7 = 220 Ом > Rкр, процесс апериодический.

p1,2 = -4489,796 ± 3155,025

p1 = -7644,821; p2 = -1334,771.

i(t) = (U/L(p1 – p2))(ep1t – ep2t) =  0,0647(e-7644,821t – e1334,771t) A.

Замыкание:

R = Rк + R0 = 13 + 7 = 20 Ом < Rкр, процесс колебательный.

p1,2 = -408,163 ± j3168,199 = -δ ± jω.

i(t) = U/(ωL)e-δtsin(ωt + π) = 0,129e-408.163t sin(3168,199t + π) A.

 

Строим график тока: 

Сравнивая результаты расчёта с экспериментальными данными по п. 5, мы видим, что они сходятся.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20116. Причины возникновения погрешностей измерительных устройств 27 KB
  Погрешности схемы прибора. Технологические погрешности. Динамические погрешности. Температурные погрешности.
20117. Методы размерного точностного синтеза. 104.5 KB
  Основная задача: выбор номинальных параметров измерительной цепи по критерию min теоретической погрешности. С точки зрения min погрешности существуют 3 категории ИУ: Устройство которые должны иметь min погрешность только при определенном значении входного сигнала. Для них min погрешность – это min наклон погрешности Все остальные ИУ у которых при любом значении входного сигнала одинакова неприятна теоретическая погрешность. Min погрешность для них – min модуля максимума погрешности.
20118. Погрешности показаний, обусловленные схемой измерительного устройства 34 KB
  устройства: Действительное показание устройства: Погрешность показаний измер. устройства: Функция в общем случае не линейна может быть сложной и только в частном случае линейной. устройства а второй член оставшийся в правой части.
20119. Средства измерения шероховатости поверхности 188.5 KB
  В настоящее время накоплен значительный теоретический и эксплуатационный материалы по связи шероховатости со следующими эксплуатационными показателями: 1 – износостойкость при всех видах трения; 2 – контактная жесткость; 3 – выносливость; 4 – прочность посадок с натягом; 5 – отражательная способность поверхности; 6 – прочность сцепления при склеивании; 7 – коррозионная стойкость; 8 – лакокрасочные покрытия; 9 – точность при измерении. После отражения от поверхности пучок проходит 2 и 10 и попадает на 6. Поэтому оператор через окуляр 7 видит:...
20120. Приборы для измерения резьбовых и зубчатых деталей 57.5 KB
  Рассмотрим наиболее распространённые методы и средства контроля основных параметров однозаходной цилиндрической резьбы. Изза сложности проверки внутренней резьбы в обычных производственных условиях производят её комплексный контроль. Погрешности среднего диаметра резьбы возникают изза действия тех же факторов что и при обработке гладких цилиндрических изделий. Влияние этих факторов в процессе резьбообразования может изменяться = изменяется величина погрешности по длине резьбы.
20121. Классификация средств измерений линейных и угловых величин 24.5 KB
  Средства измерения – техническое средство предназначенное для количественной оценеи измеряемых величин длина угол и имеюшее нормированные метрологические свойства. Измерительные приборы средства измерения предназначен ные для выработки сигнала измерительной информации в форме доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. По физическому принципу действия приборы для измерения длин и углов подразделяют на: Механические; Оптико механические; Оптические; Пневматическиеэлектрические; Электронные; Опто электронные. По назначению...
20122. Требования, предъявляемые к приборам для измерения длин и углов 25.5 KB
  К приборам для измерения длин и углов могут предъявляться следующие требования: Точности; Надежности; Экологичность; Техническая эстетика; Безопасности; Безопасность обслуживания – наличие устройств заземления блокировок аварийной сигнализации и т. ; Высокая точность измерения одно из основных требований предъявляемых к приборам для измерения длин и углов. Если раньше погрешность измерения в 15 2 считалась нормальной и достаточно удовлетворительной то в настоящее время нередко требуется иметь погрешность не более 02 05 .
20123. Визуальные и регистрирующие отсчетные устройства средств измерений 25.5 KB
  Мера есть средство измерений предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Измерительный преобразователь это средство измерений предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме удобной для передачи дальнейшего преобразования обработки и или хранения но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Отсчетное устройство средства измерений часть элементов средства измерений показывающая значение измеряемой величины или связанных с ней величин.
20124. Штриховые и концевые меры длин и углов 25.5 KB
  Меры являются необходимым средством измерений т. Меры как средства измерений могут изготавливаться различных классов точности которые регламентируются соответствующими ГОСТами и поверочными схемами. Меры подразделяют на однозначные и многозначные.