37876

Навчитися визначати комплексний коефіцієнт передачі чотириполюсника аналітично та за допомогою осцилографа

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторне заняття 2 2 тиждень ДОСЛІДЖЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЖЕРЕЛА ПОСТІЙНОЇ НАПРУГИ Мета роботи: Встановити експериментальним шляхом за допомогою програми Electronics WorkBench наступні залежності: 1. Залежність потужності Pr що виділяється у внутрішньому опорі джерела напруги від величини опору навантаження; 3. Залежність коефіцієнта корисної дії η джерела напруги від величини опору навантаження. Хід роботи: Джерело постійної напруги представлено як джерело ерс величиною Е з внутрішнім опором r.

Русский

2013-09-25

832 KB

5 чел.

ЖКЗ_2010/2011 н.р.

Лабораторне заняття 1 (1 тиждень)

  1.  Вступ.
  2.  Ознайомлення з правилами ТБ і ОП.
  3.  Ознайомлення з лабораторною базою, методикою виконання робіт та вимогами до них.
  4.  ЗАВДАННЯ «Визначення комплексного коефіцієнта передачі чотириполюсника»

Мета роботи: Навчитися визначати комплексний коефіцієнт передачі чотириполюсника аналітично та за допомогою осцилографа.

Чотириполюсник задано у вигляді RC або RL ланки рис. 1 – рис. 4. Визначити модуль і фазу комплексного коефіцієнта передачі при наступних умовах:

для RC ланки – 1) XC=R;  2) XC=2R;  3) XC=0,5R;

для RL ланки – 1) XL=R;  2) XL=2R;  3) XL=0,5R.

  

   Рис. 1.    Рис. 2.

 

   Рис. 3.    Рис. 4.

Хід роботи: Для заданої робочої частоти f=1 кГц та активного опору R=1 кОм розрахувати номінал реактивного елемента схеми. В робочій області інтерфейсу програми Electronics WorkBench набрати досліджувану схему. Запустити програму. За допомогою осцилографа визначити модуль |K| і фазу φ коефіцієнта передачі за напругою.

Фаза φ коефіцієнта передачі визначається на основі визначення різниці (зсуву) фаз між вихідною і вхідною напругами. Результат подати в радіанах і градусах. Звернути увагу на знак (+ або –).

Визначити комплексний коефіцієнт передачі аналітично та порівняти з результатами експерименту.

Звіт: схема експерименту;

результати вимірювань;

результати розрахунку;

висновки.


Лабораторне заняття 2 (2 тиждень)

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЖЕРЕЛА ПОСТІЙНОЇ НАПРУГИ

Мета роботи: Встановити експериментальним шляхом, за допомогою програми Electronics WorkBench, наступні залежності:

1. Залежність потужності PRн, що виділяється в навантаженні від величини опору навантаження;

2. Залежність потужності Pr, що виділяється у внутрішньому опорі джерела напруги від величини опору навантаження;

3. Залежність коефіцієнта корисної дії η джерела напруги від величини опору навантаження.

Схема дослідження представлена на рис. 1.

Хід роботи: Джерело постійної напруги представлено як джерело ерс величиною Е з внутрішнім опором r. Внутрішній опір джерела прийняти рівним двом останнім цифрам залікової книжки в Омах. Величину опору навантаження визначати згідно даних таблиці. При цьому перше значення прийняти рівним 0,01 Ом В процесі експерименту виміряти величину струму у колі I та напругу на навантаженні URн. Решту значень розрахувати за наведеними нижче формулами.

Rн

0,01 Ом

0,2·r

0,4·r

0,6·r

0,8·r

r

r

r

r

r

I

URн

Ur

PRн

Pr

PΣ

η

;    ;      ;      ;     

Звіт: схема експерименту;

результати вимірювань;

результати розрахунку та графічні залежності;

висновки.


Лабораторне заняття 3 і 4 (3 і 4 тиждень)

РОБОТА ДЖЕРЕЛА ЗМІННОЇ НАПРУГИ НА КОМПЛЕКСНЕ НАВАНТАЖЕННЯ

Мета роботи: Для заданого комплексного опору навантаження і робочої частоти навчитися визначати:

1. Повну потужність, активну потужність, реактивну потужність та коефіцієнт потужності. Представити повну потужність на комплексній площині. Зарисувати осцилограми напруги і струму комплексного навантаження.

2. Забезпечити заходи щодо компенсації реактивної потужності. Порівняти і зарисувати осцилограми у всіх ланках

Хід роботи: Комплексне навантаження представити у вигляді паралельного з’єднання активного і реактивного опорів. Активний опір R представити резистором з номіналом, який чисельно дорівнює двом останнім цифрам залікової книжки в Омах. Реактивний опір – у вигляді котушки індуктивності L з опором, який у залежності від варіанту прийняти:  XL=0,5·R; XL=R або XL=1,5·R. Схема досліджень представлена на рис.1а.

Розрахувати параметри компенсуючого елементу. Провести вимірювання

  а       б

Рис. 1. Схема для визначення параметрів комплексного навантаження а), компенсація реактивної потужності комплексного навантаження б)

3. За даними вимірювань побудувати залежність миттєвої потужності від часу (ωt). Визначити активну потужність шляхом усереднення добутку напруги і струму за період коливання. (Використати Mathcad).

Звіт: схема експерименту;

результати вимірювань та розрахунку;

осцилограми та графіки;

висновки.


Лабораторне заняття 5 (5 тиждень)

Дослідження некерованих випрямлячів

Однопівперіодний випрямляч

ЗАВДАННЯ. 1. Зібрати схему однопівперіодного випрямляча (рис.1)

2. Дослідити залежності коефіцієнта пульсацій та відносного рівня постійної складової на навантаженні однопівперіодного випрямляча в залежності від амплітуди напруги на вході. Амплітуду напруги на вході випрямляча, відповідно до значень таблиці, встановлювати змінюючи величину напруги джерела.

3. Намалювати осцилограми напруг на вході випрямляча, на навантаженні та на діоді (рис.2). Пояснити причини відмінності осцилограм при різних значеннях амплітуди вхідної напруги.

4. Побудувати залежності відносного рівня постійної складової випрямленої напруги, коефіцієнта пульсацій за амплітудою першої гармоніки та коефіцієнта пульсацій за діючим змінних складових випрямленої напруги від амплітуди напруги на вході випрямляча.

5. Провести аналогічні дослідження з двотактною двопівперіодною схемою випрямлення.

Рис. 1. Схема для дослідження параметрів випрямляча

Рис. 2. Схема для дослідження форми напруги на діоді

Таблиця

Амплітуда напруги на вході випрямляча (вихід трансформатора)

Um

1

2

3

4

5

10

15

20

50

Постійна складова випрямленої напруги (на навантаженні)

U0= Uн

Діюче значення змінних складових випрямленої напруги (на навантаженні)

UнАС

Амплітуда основної гармоніки випрямленої напруги

Uн1m

Відносний рівень постійної складової

Коефіцієнт пульсацій

Сумарний коефіцієнт пульсацій за діючим значенням

Примітка. Амплітуда основної гармоніки випрямленої напруги Uн1m приймається рівною половині максимального значення напруги на навантаженні для однопівперіодної схеми випрямлення та 0,424 від цього ж значення для двопівперіодних схем випрямлення.

Звіт: схема експерименту;

результати вимірювань та розрахунку;

осцилограми та графіки;

висновки.


Лабораторне заняття 6 (6 тиждень)

Дослідження некерованих випрямлячів

Двопівперіодні випрямлячі

Мета роботи: Дослідити двофазну схему випрямлення (з виводом середньої точки трансформатора) на активне, індуктивне та ємнісне навантаження

Хід роботи: На робочому полі програми набрати схему (рис.1). Встановити: джерело напруги 220 В, 50 Гц; трансформатор «power 10_1»; опір навантаження Rн в омах дорівнює числу, що відповідає трьом останнім цифрам залікової книжки.

    

  а)      б)

Рис. 1. Дослідження роботи випрямляча на активне навантаження:

а) досліджувана схема; б) осцилограми напруг

      

Рис. 2. Дослідження форми напруги на діоді:

а) досліджувана схема; б) осцилограми напруг

Пояснити характер осцилограм на навантаженні та діоді. З осцилограми випрямленої напруги визначити теоретичний рівень постійної складової.

Робота на індуктивне навантаження.

Набрати на робочому полі програми схему, що показана на рис. 3. Індуктивність вибрати з умови XL=5×Rн. Визначити рівень постійної складової. З осцилограми напруги на опорі навантаження Rн визначити коефіцієнт пульсацій.

Не змінюючи величину індуктивності повторити вимірювання при величинах опору 0,5×Rн та 2×Rн. (можна збільшити кількість вимірювань) Порівняти результати вимірювань.

     

Рис. 3. Дослідження роботи випрямляча на індуктивне навантаження:

а) досліджувана схема; б) осцилограми напруг

Робота схеми на ємнісне навантаження

Набрати на робочому полі програми схему, що показана на рис. 4. Ємність конденсатора вибрати з умови XC=Rн/5. Визначити рівень постійної складової. З осцилограми напруги на опорі навантаження Rн визначити коефіцієнт пульсацій. Не змінюючи величину ємності повторити вимірювання при величинах опору 0,5×Rн та 2×Rн.

  

Рис. 4. Дослідження роботи випрямляча на ємнісне навантаження:

а) досліджувана схема; б) осцилограми напруг

Пояснити характер осцилограм при активному, індуктивному та ємнісному навантаженнях. З осцилограми випрямленої напруги при активному навантаженні визначити теоретичний рівень постійної складової. Порівняти результати вимірювань рівня постійної складової та коефіцієнта пульсацій при активному індуктивному та ємнісному навантаженнях.

Звіт: схема експерименту;

результати вимірювань та розрахунку;

осцилограми та графіки;

висновки.


Лабораторне заняття 7 і 8 (7і 8 тиждень)

(8- тиждень підсумковий)

Дослідження згладжувальних фільтрів

Мета роботи: Навчитися розраховувати номінали елементів схеми LC-фільтру, які забезпечують задані технічні параметри. Оволодіти навиками експериментального дослідження параметрів LC-фільтру.

Хід роботи: 1. На робочому полі програми зібрати мостову схему випрямляча (схему Гретца) з безтрансформаторним входом. До виходу випрямляча під’єднати LC-фільтр і активне навантаження (рис. 1).

Рис. 1. Схема досліджуваного фільтру

Рис. 2. Осцилограми напруг на вході і на виході фільтру

2. Розрахувати номінали елементів LC фільтру, який забезпечує заданий коефіцієнт фільтрації. Вхідним даними для розрахунку є:

♦ параметри вхідної напруги, (рівень постійної складової (), коефіцієнт пульсацій ()), амплітуда першої (основної) гармоніки випрямленої напруги ()

♦ опір навантаження RН (Ом) – задається індивідуально;

♦ коефіцієнт фільтрації kф – задається індивідуально;

♦ частота мережі f (Гц) – задається індивідуально;

3. Алгоритм розрахунку елементів фільтру:

3.1. Розраховуємо критичну індуктивність: ;

3.2. Приймемо ; (перевіряємо виконання умови )

3.3. З виразу для коефіцієнта фільтрації  розраховуємо ємність фільтру ; (перевіряємо умову )

3.4. Визначаємо резонансну частоту фільтру  і перевіряємо виконання умови . Тобто при живленні двопівперіодного випрямляча від мережі змінного струму ця частота не повинна перевищувати частоти мережі.

4. Встановлюємо номінали схеми фільтру згідно з розрахунком і здійснюємо моделювання.

5. Визначаємо параметри фільтру.

5.1. Рівень постійної складової на навантаженні:

За допомогою вольтметра (DC) і за допомогою формули (5.1):

,      (5.1)

де Umin – мінімальна напруга на навантаженні; Umax – максимальна напруга на навантаженні (див.рис.2).

5.2. Амплітуду пульсацій на навантаженні:

     (5.2)

5.3. Коефіцієнт пульсацій на навантаженні:

,      (5.3)

де U0 – дані вольтметра.

5.4. Коефіцієнт згладження пульсацій:

.       (5.4)

5.4. За відношенням амплітуди напруги на вході до амплітуди пульсацій на виході фільтра (на навантаженні), які визначаються за допомогою осцилографа:

,       (5.5)

при цьому .

5.5. За відношенням діючого значення напруги на вході фільтра до діючого значення напруги на виході фільтра (на навантаженні), які визначаються за допомогою вольтметрів в режимі вимірювання змінної напруги (режим АС):

     (5.6)

В звіті представити принципову схему та усі результати основних та проміжних вимірювань та обчислень.

Результати обчислень та вимірювань звести в таблицю

f (Гц)

RH 

(Ом)

kф

(заданий)

L

(Гн)

C (мкФ)

f0 (Гц)

U0

DC/(5.1)

kзгл

kф

kф (д.з)


Лабораторне заняття 9 і 10 (9 і 10 навчальний тиждень)

Дослідження параметричного стабілізатора напруги

Мета роботи: 1. На основі експериментальної ВАХ стабілітрона навчитися визначати його статичний і динамічний опори.

2. Навчитися розраховувати та досліджувати параметричні стабілізатори напруги.

Хід роботи: 1. На робочому полі програми зібрати схему для зняття ВАХ стабілітрона (рис. 1) з використанням джерела струму. Для кожного значення струму визначати спад напруги на стабілітроні.

Результати розрахунку звести в таблицю

Iст (мА)

0,05

0,1

0,2

0,4

0,8

1,6

3,2

6,4

12,8

25,6

51,2

102,4

Uст (В)

1. За результатами дослідження побудувати ВАХ досліджуваного стабілітрона.

2. Здійснити апроксимацію ВАХ за допомогою степеневого полінома. (Можна використати Mathcad).

3. За допомогою отриманого аналітичного виразу ВАХ розрахувати залежності статичного (rстат) і динамічного (rдин) опорів стабілітрона від його струму (І).

4. Побудувати графічні залежності на окремих графіках. Межі виведення на графік отриманих залежностей здійснити самостійно.

Апроксимація ВАХ

Це тільки зразок. Результати розрахунку коефіцієнтів див. нижче.

PAGE  11


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

37607. Исследование характеристик метода доступа в сетях Ethernet 243.5 KB
  Мы добились схожих результатов с Ethernet, однако скорость увеличилась в 2 раза. Загруженности сети 100% соответствует интенсивность сети меньше 50.
37608. Проектирование и моделирование VHDL-описаний интегральных схем 124 KB
  Вывод: в ходе лабораторной работы изучили возможности языка VHDL и пакета ActiveHDL для проектирования заказных БИС
37609. Сценарий для утилиты Apache Ant, реализующий компиляцию 76 KB
  Каждый этап должен быть выделен в отдельным блок сценария; все переменные и константы, используемые в сценарии должны, должны быть вынесены в отдельный файл параметров; MANIFEST.MF должен содержать информацию о версии и о запускаемом классе.
37610. Изучение частотных характеристик мультивибратора Ройера в зависимости от величины нагрузки 310.5 KB
  Установив входное напряжение 30 В, путем изменения нагрузки, изменяем ток нагрузки до минимального возможного значения, фиксируя каждый раз значения токов Iвх , Iн, напряжения на нагрузке и частоты. Рассчитываем значения потребляемой мощности, выходной мощности и КПД
37611. Описание и моделирование регулярных (систолических) схем 289.5 KB
  Необходимо спроектировать VHDL-модель заданного устройства одним из указанных способов согласно требованиям, сформулированным к каждому варианту задания, разработать тестирующие воздействия и выполнить моделирование работы устройства.
37612. Проведение экспериментальных работ при исследовании переходных процессов в электрических цепях 115 KB
  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.
37613. История государства и права зарубежных стран (ИГПЗС) 712 KB
  В силу конкретноисторического подхода к государственноправовым явлениям и процессам присущим тому или иному обществу на том или ином этапе его развития оперируя множеством фактов и событий политической жизни деятельности государств правительств классов и партий ИГПЗС ставит своей целью выявление исторических закономерностей развития государства и права. ИГПЗС тесно связана с другой юридической наукой и учебной дисциплиной – Теорией государства и права также изучающей закономерности развития государства и права. Теория...
37614. Основи теорії транспортних процесів і систем 4.22 MB
  У цьому розділі вивчаються питання стосовно експлуатаційних властивостей транспортних засобів що використовуються для організації процесу перевезення вантажів та пасажирів. В країнах Азії до цих пір переміщення вантажів та людей за допомогою коромисел є дуже розповсюдженим. В умовах первинно общинного ладу для транспортування людей та вантажів використовувались найпростіші засоби включаючи в'ючних тварин. На сьогодні транспорт це одна із найважливіших галузей матеріального виробництва що виконує перевезення людей та вантажів.
37615. Программирование на языке ассемблера для микропроцессоров фирмы Intel 411.5 KB
  Программист или любой другой пользователь может использовать любые высокоуровневые средства вплоть до программ построения виртуальных миров и возможно даже не подозревать что на самом деле компьютер выполняет не команды языка на котором написана его программа а их трансформированное представление в форме скучной и унылой последовательности команд совсем другого языка машинного. шесть регистров сегментов: cs ds ss es fs gs; регистры состояния и управления: регистр флагов eflags flags; регистр указателя команды eip ip. Его...