5053
Переходные процессы в цепях с одним реактивным элементом
Лабораторная работа
Энергетика
Переходные процессы в цепях с одним реактивным элементом Цель работы Изучение и компьютерное моделирование переходных процессов, возникающих при коммутациях в цепях первого порядка, содержащих сопротивление и емкость либо сопротивление и индуктив...
Русский
2012-12-02
740 KB
23 чел.
Переходные процессы в цепях с одним реактивным элементом
1. Цель работы
Изучение и компьютерное моделирование переходных процессов, возникающих при коммутациях в цепях первого порядка, содержащих сопротивление и емкость либо сопротивление и индуктивность. В лабораторной работе необходимо исследовать зависимости напряжения uC(t) и тока iC(t) в емкости в RC-цепи при заряде и разряде конденсатора, а также зависимости тока iL(t) и напряжения uL(t) на индуктивности при подключении и отключении источника постоянного напряжения.
Для выполнения данной работы воспользуемся программой "Тренажерные блоки" строка "Т-49 : Т-51 Переходные процессы в цепях с линейными реактивными элементами". В "Основном меню" строка "Самообучение". Выберем в меню Переходные процессы" строку "в RC-цепи (заряд емкости)", "напряжение на емкости".
2.1 Исследуем переходный процесс заряда ёмкости (Рис.1).
Введём значение ЭДС Е=5В, сопротивления R=500 Ом, емкости С=0,25 мкФ.
По графику uC(t) (Рис.2) определяем значение напряжения на емкости uC(0+) в момент времени t=0 и принужденную составляющую uCпр, а также значения постоянной времени τ и времени переходного процесса при заряде конденсатора. Данные анализа заносим в таблицу 1.
Уменьшим емкость С в 2 раза, оставив Е и R неизменными. По новому графику uC(t) определим uC(0), uCпр, τ, tпп и занести их значения в таблицу 1.
Рис.1
Рис.2
В меню "Переходные процессы" снова выберем первую строку "в RC-цепи (заряд емкости)"; далее строку "ток в емкости".
Введём значение ЭДС Е=5В, сопротивления R=500 Ом, емкости С=0,25 мкФ.
По графику IC(t) (Рис.3) определяем значение тока IC(0+) в момент времени t=0 и принужденную составляющую ICпр, а также значения постоянной времени τ и времени переходного процесса при заряде конденсатора. Данные анализа заносим в таблицу 1.
Уменьшим емкость С в 2 раза, оставив Е и R неизменными. По новому графику IC(t) определим IC(0), ICпр, τ, tпп и занесём их значения в таблицу 1.
Рис.3
Заряд емкости Таблица 1 |
||||
В |
В |
Т мкС |
мС |
|
Е=5В R=500 Ом С=0,25 мкф |
0 |
5 |
125 |
0,5 |
Е=5В R=500 Ом С=0,125 мкф |
0 |
5 |
62,5 |
0,25 |
мА |
мА |
Т мкС |
мС |
|
Е=5В R=500 Ом С=0,25 мкф |
10 |
0 |
125 |
0,5 |
Е=5В R=500 Ом С=0,125 мкф |
10 |
0 |
62,5 |
0,25 |
В следствие уменьшения ёмкости конденсатора в 2 раза, уменьшается постоянная времени Т (тоже в 2 раза. ). Соответственно уменьшается и . (Одинаково относится как к напряжению заряда , так и к зарядному току ).
2.2 Исследуем переходный процесс разряда ёмкости (Рис.4).
Введём значение ЭДС Е=5В, сопротивления R2=500 Ом, емкости С=0,25 мкФ.
Рис.4
По графику uC(t) (Рис.5) определяем значение напряжения на емкости uC(0+) в момент времени t=0 и принужденную составляющую uCпр, а также значения постоянной времени τ и времени переходного процесса при разряде конденсатора. Данные анализа заносим в таблицу 2.
Уменьшим емкость С в 2 раза, оставив Е и R неизменными. По новому графику uC(t) определить uC(0), uCпр, τ, tпп и занести их значения в таблицу 2.
Рис.5
Разряд емкости Таблица 2 |
||||
В |
В |
Т мкС |
мС |
|
Е=5В R=500 Ом С=0,25 мкф |
5 |
0 |
125 |
0,5 |
Е=5В R=500 Ом С=0,125 мкф |
5 |
0 |
62,5 |
0,25 |
мА |
мА |
Т мкС |
мС |
|
Е=5В R=500 Ом С=0,25 мкф |
-10 |
0 |
125 |
0,5 |
Е=5В R=500 Ом С=0,125 мкф |
-10 |
0 |
62,5 |
0,25 |
В меню "Переходные процессы" выберем строку "в RC-цепи (разряд емкости)"; далее строку "ток в емкости".
Введём значение ЭДС Е=5В, сопротивления R=500 Ом, емкости С=0,25 мкФ.
По графику IC(t) (Рис.6)определяем значение тока IC(0+) в момент времени t=0 и принужденную составляющую ICпр, а также значения постоянной времени τ и времени переходного процесса при разряде конденсатора. Данные анализа заносим в таблицу 2.
Уменьшим емкость С в 2 раза, оставив Е и R неизменными. По новому графику IC(t) определим IC(0), ICпр, τ, tпп и занесём их значения в таблицу 2.
Рис.6
В следствии уменьшения ёмкости конденсатора в 2 раза, уменьшается постоянная времени Т (тоже в 2 раза. ). Соответственно уменьшается и . (Одинаково относится как к напряжению разряда , так и к раззрядному току ).Ток разряда направлен противоположно к зарядному.
2.3 Исследуем переходный процесс подключение индуктивности к источнику (Рис.7).
Выберем в меню Переходные процессы" строку "в RL-цепи (подключение к источнику)", "ток в индуктивности". Схема Рис.7.
Рис.7
Введём значение ЭДС Е=5В, сопротивления R=500 Ом, индуктивности L=20 мГн
Рис.8
По графику iL(t) (Рис.8) определяем значение тока в индуктивности iL(0) при t=0 и принужденную составляющую iLпр, а также значения постоянной времени τ и времени переходного процесса . Данные анализа заносим в таблицу 3.
Уменьшим в индуктивность Lв 2 раза, оставив Е и R неизменными. По новому графику (Рис.8) iL(t) определить iL(0), iLпр, τ, tпп и заносим их значения в таблицу 3.
Уменьшить индуктивность в 2 раза, оставив Е и R неизменными. По новому графику iL(t) определить iL(0), iLпр, τ, tпп и занести их значения в таблицу 3.
Выберем в меню Переходные процессы" строку "в RL-цепи (подключение к источнику)", " напряжение на индуктивности".
Введём значения Е=5В, R=500 Ом, L=20 мГн.
Рис.9
По графику uL(t), (Рис.9) определим значение напряжения на индуктивности uL(0) в момент времени t=0, принужденную составляющую uLпр, постоянную времени τ и время переходного процесса tпп. Занесём их значения в таблицу 3.
Уменьшим в индуктивность L в 2 раза, оставив Е и R неизменными. По новому графику (Рис.8) UL(t) определить UL(0), ULпр, τ, tпп и заносим их значения в таблицу 3.
RL-цепь, подключаемая к источнику Таблица 3 |
||||
мА |
мА |
Т мкС |
мкС |
|
Е=5В R=500 Ом L=20 мГн |
0 |
10 |
40 |
170 |
Е=5В R=500 Ом L=10 мГн |
0 |
10 |
20 |
85 |
В |
В |
Т мкС |
мкС |
|
Е=5В R=500 Ом L=20 мГн |
5 |
0 |
40 |
170 |
Е=5В R=500 Ом L=10 мГн |
5 |
0 |
20 |
85 |
В следствии уменьшения индуктивности в 2 раза, уменьшается постоянная времени Т (тоже в 2 раза. ). Соответственно уменьшается и . (Одинаково относится как к напряжению , так и к току ). По закону коммутации:= =0
2.4 Исследуем переходный процесс отключение индуктивности от источника (Рис.10).
Выберем в меню Переходные процессы" строку "в RL-цепи (отключение индуктивности от источника)", "ток в индуктивности".Схема Рис10.
Рис.10
Введём значение ЭДС Е=5В, сопротивления R=500 Ом, индуктивности L=20 мГн.
Рис.11
По графику iL(t) (Рис.11) определяем значение тока в индуктивности iL(0) при t=0 и принужденную составляющую iLпр, а также значения постоянной времени τ и времени переходного процесса . Данные анализа заносим в таблицу 4.
Уменьшим индуктивность L в 2 раза, оставив Е и R неизменными. По новому графику (Рис.11) iL(t) определим iL(0), iLпр, τ, tпп и заносим их значения в таблицу 4.
Выберем в меню Переходные процессы" строку "в RL-цепи (отключение от источника)", " напряжение на индуктивности".
Введём значения Е=5В, R=500 Ом, L=20 мГн.
Рис.12
По графику uL(t), (Рис.12) определим значение напряжения на индуктивности uL(0) в момент времени t=0, принужденную составляющую uLпр, постоянную времени τ и время переходного процесса tпп. Занесём их значения в таблицу 4.
Уменьшим в индуктивность Lв 2 раза, оставив Е и R неизменными. По новому графику (Рис.12) UL(t) определим UL(0), ULпр, τ, tпп и заносим их значения в таблицу 4.
RL-цепь, отключаемая от источника Таблица 4 |
||||
мА |
мА |
Т мкС |
мкС |
|
Е=5В R=500 Ом L=20 мГн |
10 |
0 |
40 |
170 |
Е=5В R=500 Ом L=10 мГн |
10 |
0 |
20 |
85 |
В |
В |
Т мкС |
мкС |
|
Е=5В R=500 Ом L=20 мГн |
-5 |
0 |
40 |
170 |
Е=5В R=500 Ом L=10 мГн |
-5 |
0 |
20 |
85 |
В следствии уменьшения индуктивности в 2 раза, уменьшается постоянная времени Т (тоже в 2 раза. ). Соответственно уменьшается и . (Одинаково относится как к напряжению , так и к току ).
Вывод: В результате выполнения лабораторной работы я изучил и смоделировал на компьютерном тренажёре переходные процессы, возникающие при коммутациях в цепях первого порядка, содержащих сопротивление и емкость либо сопротивление и индуктивность. В лабораторной работе исследована зависимость напряжения uC(t) и тока iC(t) в емкости в RC-цепи при заряде и разряде конденсатора, а также зависимости тока iL(t) и напряжения uL(t) на индуктивности при подключении и отключении источника постоянного напряжения.
Защита
Задача № 1.
Каким нужно выбрать сопротивление в цепи разряда конденсатора, чтобы через 1 мс после отключения цепи напряжение на конденсаторе уменьшилось в е раз.
Дано:
Решение:
Из формулы следует, что условие выполняется если,
Т.к. следовательно
Ответ:
Задача № 2.
Задайте значение ЭДС, при которой скачок тока через конденсатор в момент его подключения будет равен 1мА.
Дано:
Решение:
Воспользуемся формулой
Т.к.
По условию:
следовательно
Ответ:
Задача № 3.
Изменить величину индуктивности так, чтобы длительность переходного процесса стала меньше.
Дано:
Решение:
Воспользуемся формулой
При условии, что , получим
Предположим, что длительность переходного процесса стала меньше в два раза:
т.е.
т.к.
для нахождения L2 воспользуемся формулой , следовательно:
Ответ: Чтобы длительность переходного процесса уменьшилась, необходимо уменьшить индуктивность катушки.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
43602. | Управление техническим состоянием осуществляется на основе научно обосновательной системой технического обслуживания и ремонта СПК «Петровщина» | 208.78 KB | |
СПК «Петровщина» был организован в 40-х годах в западной части Глубокского района Витебской области. Сельскохозяйственный производственный кооператив был создан путем реорганизации колхоза «Победа» на основании решения Глубокского райисполкома. | |||
43603. | ФОРМУВАННЯ РЕКЛАМНОЇ КАМПАНІЇ ТУРИСТИЧНОЇ АГЕНЦІЇ | 49.16 KB | |
Розрахунки необхідного бюджету для проведення рекламної кампанії ВИСНОВКИ ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ДОДАТКИ РОЗДІЛ 1 СУЧАСНІ ТЕОРЕТИЧНІ ТА МЕТОДИЧНІ СКЛАДОВІ РЕКЛАМНОЇ КАМПАНІЇ В ТУРИСТИЧНОМУ БІЗНЕСІ Нині одним з найпоширеніших засобів стимулювання попиту на різні види продукції і послуги є реклама. Проте для багатьох організацій чисто інформативна реклама має другорядне значення. На стадії спаду реклама в основному недоцільна виключаючи необхідність інформування про розпродажі товарів. Спочатку реклама потрібна для того щоб створити... | |||
43604. | Дослідження історії і методологічних основ формування поглядів на простір і час | 338.51 KB | |
Дослідження методологічних підходів до формування понять матерії, простору і часу в історичному їх розвитку є цікавим і науково важливим, оскільки вся фізична наука будувалася і будується в наш час з урахуванням сформованих на кожному історичному періоді поглядів на ці філософські категорії. | |||
43605. | Приготовление блюда «Судак фри с картофелем, соус томатный» | 524.83 KB | |
Первые столовые возникли на Путиловском заводе в Петрограде, а за тем в Москве и других городах. В условиях острой нехватки продуктов и хозяйственной разрухи в период гражданской войны и иностранной интервенции общественные столовые сыграли большую роль в обеспечении питанием населения. | |||
43606. | Особенности регистрации прав отдельных категорий недвижимого имущества и сделок с ними | 303.56 KB | |
Рынок недвижимости в России пережил период становления и в настоящее время существует необходимость осмыслить всё к чему пришла правовая мысль в области оборота недвижимого имущества. Учитывая большое значение объектов недвижимости в жизни и деятельности граждан и юридических лиц а также в гражданском обороте закон закрепил её специальный правовой режим. Актуальность темы выпускной квалификационной работы состоит в том что в настоящее время институт недвижимости занимает одно из основных мест в современном обществе. Целью выпускной... | |||
43607. | Практические применения методов оценки доходной недвижимости | 199.32 KB | |
Недвижимость выступает основой личного существования для граждан и служит базой для хозяйственной деятельности и развития предприятий и организаций всех форм собственности. В России происходит активное формирование и развитие рынка недвижимости и все большее число граждан, предприятий и организаций участвует в операциях с недвижимостью. | |||
43608. | Развитие внешнеэкономической деятельности в новосибирском транспортно – логистическом узле | 1001.06 KB | |
По суммарным показателям научно-промышленного, образовательного и культурного потенциала Новосибирск прочно занимает лидирующее положение в Сибири и третье место в России после Москвы и Санкт-Петербурга. | |||
43610. | Финансовое прогнозирование как инструмент улучшения финансового состояния организации на примере ОАО «НМЗ «Искра» | 337.83 KB | |
Сущность планирования и прогнозирования деятельности организации. Применение показателей финансового состояния в прогнозировании финансово хозяйственной деятельности организации. Анализ ликвидности платежеспособности и финансовой устойчивости организации. | |||