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

22511. КАК СТРОИТСЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА И ОРГАНИЗАЦИИ 368.1 KB
  Для того чтобы понять как строится взаимодействие человека с организацией необходимо не только уяснить в чем суть проблемы этого взаимодействия а также то что в личности человека определяет его поведение в организации и какие характеристики организационного окружения влияют на то как происходит включение человека в деятельность организации. Подходы к построению взаимодействия человека и организационного окружения Взгляд на поведение человека в организации может быть осуществлен с двух позиций: с позиции человека взаимодействующего с...
22512. ВХОЖДЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА В ОРГАНИЗАЦИЮ 134.02 KB
  Быть членом организации совсем не одно и то же что входить в организацию становиться ее членом. Втретьих это проблема изменений и модификаций в организации которые происходят даже тогда когда организация уже имеет свободное место для человека и сама принимает человека на это место в соответствии с ее потребностями и критериями отбора. От решения данных проблем зависит не только то сможет ли человек войти в организацию но и то как человек будет функционировать в организации как будет строиться его взаимодействие с организационным...
22513. Расчет статически неопределимых балок. Способ сравнения деформаций 72.5 KB
  Рис. Схемы статически неопределимых балок Например для уменьшения пролета балки АВ на двух опорах Рис.1 а можно поставить опору еще посредине а для уменьшения деформаций балки защемленной одним концом Рис. Во всех подобных случаях число опорных реакций которые могут возникнуть превышает число уравнений статики например для балок рис.
22514. Применение вариационных методов 103 KB
  Лишнюю опорную реакцию В Рис. Рис. При решении по Мору кроме первого состояния нагружения основной балки заданной нагрузкой и лишней неизвестной силой Рис.2 а следует показать ту же балку во втором состоянии загружения силой Рис.
22515. Расчет статически неопределимых стержневых систем 54 KB
  Расчет статически неопределимых стержневых систем Связи накладываемые на систему. На брус могут быть наложены связи т. Наложение одной связи снимает одну степень свободы с бруса как с жесткого целого. Связи в рамах и стержневых системах делят обычно на связи внешние и связи внутренние или взаимные.
22516. Метод сил 142 KB
  Метод сил. Наиболее широко применяемым в машиностроении общим методом раскрытия статической неопределимости стержневых и рамных систем является метод сил. Он заключается в том что заданная статически неопределимая система освобождается от дополнительных связей как внешних так и взаимных а их действие заменяется силами и моментами. Таким образом при указанном способе решения неизвестными оказываются силы.
22517. Расчет толстостенных цилиндров 176.5 KB
  В цилиндрах у которых толщина стенок не мала по сравнению с радиусом подобное предположение повело бы к большим погрешностям.1 изображено поперечное сечение толстостенного цилиндра с наружным радиусом внутренним ; цилиндр подвергнут наружному и внутреннему давлению . Расчетная схема толстостенного цилиндра. Рассмотрим очень узкое кольцо материала радиусом внутри стенки цилиндра.
22518. Расчет тонкостенных сосудов и резервуаров 81 KB
  Выделим Рис. Рис. Усилия Рис.2 дадут в нормальном к поверхности элемента направлении равнодействующую ab равную Рис.
22519. Расчет быстровращающегося диска 100.5 KB
  Расчет быстровращающегося диска Значительный интерес представляет задача о напряжениях и деформациях в быстро вращающихся валах и дисках. Высокие скорости вращения валов паровых турбин обусловливают появление в валах и дисках значительных центробежных усилий. Вызванные ими напряжения распределяются симметрично относительно оси вращения диска. Рассмотрим наиболее простую задачу о расчете диска постоянной толщины.