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

80935. Кабінет історії в школі, його значення 34.32 KB
  Важливе значення має вигляд меблів якими обладнаний кабінет. Важливе значення має також оформлення передньої стінки яку складають державна символіка України розкладна проста чи магнітна дошка екран шафи з тумбами стаціонарний стелаж чи рухома підставка для книг.
80936. Аналіз програми з історії України для 6-9 кл. Мета ,завдання та зміст 35.39 KB
  Мета завдання та зміст. Програма з історії спрямована на реалізацію вимог освітньої галузі Суспільствознавство Державного стандарту базової середньої освіти конкретизує зміст історичного компоненту галузі та вимоги до загальноосвітньої підготовки учнів з історії. Основними компонентами змісту окремих курсів за цією програмою є: зміст історичного навчального матеріалу перелік державних вимог до рівня загальноосвітньої підготовки учнів на який учитель орієнтується під час вивчення конкретних тем відповідних курсів. До кожної теми надано...
80937. Види історичних документів, особливості їх вивчення 35.44 KB
  До історичних джерел належить все створене людиною, у тому числі результати його взаємодії з навколишнім середовищем, а також предмети матеріальної культури, звичаї, обряди, памятки писемності. У широкому сенсі слова памятники писемності в методиці називають документами
80938. Аналіз програми з історії України для 10-11 класів мета завдання та зміст курсу Нової історії України 35.68 KB
  Мета курсу за вибором Досліджуємо історію України для профільних класів суспільногуманітарного напряму поглиблення системи знань учнів про історію України XX століття яке забезпечується набуттям старшокласниками власного інтелектуального досвіду вивчення історичного матеріалу розвитком навчальнопізнавальних умінь та ключових предметних компетенцій. Реалізація курсу за вибором Досліджуємо історію України здійснена у контексті профілізації старшої школи допоможе виконати наступні завдання: поглибити цілісні уявлення старшокласників...
80939. Позакласна позашкільна робота з історії в загальноосвітній школі 30.73 KB
  Позакласна робота різноманітна освітня і виховна робота спрямована на задоволення інтересів і запитів дітей організована в позаурочний час педагогічним колективом школи. Позашкільна робота освітньовиховна діяльність позашкільних закладів для дітей та юнацтва.
80940. Побудова та використання на уроках історії України тренувальних та змістовних завдань 36.8 KB
  Наведіть приклад розроблених завдань. Під системою тренувальних завдань і вправ ми розуміємо сукупність послідовних завдань зі складністю що поступово зростає які пов’язані між собою спільною метою та змістом передбачають багаторазове виконання певної дії або діяльності метою набуття певного навику. Характерною ознакою системи тренувальних завдань та вправ є спрямованість на створення найбільш сприятливих умов для активної взаємодії суб’єкта з об’єктом вивчення й забезпечення високої інтелектуальної активності суб’єкта що забезпечує...
80941. Етапи підготовки вчителя історії до уроку 36.49 KB
  визначення місця уроку в темі чи розділі його очікуваних результатів. добір методичних прийомів і засобів навчання відповідно до очікуваних результатів уроку та вибір методичного варіанта уроку, складання конспекту чи розгорнутого плану уроку.
80943. Види історичних уявлень та їхня роль у процесі формування історичних знань 34.74 KB
  Відповідно до змісту історичного матеріалу і характеру усвідомлення його учнями розрізняють види історичних уявлень: 1 кількісні; 2 локальні просторові; 3 хронологічні часові; 4 образні; 5 логічні. Створення і збагачення історичних уявлень у свідомості дитини має велике виховне значення. Процес формування історичних уявлень у навчанні є достатньо складним.