50721

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Лабораторная работа

Физика

Цель работы Совершенствование навыков снятия вольтамперных характеристик ВАХ нелинейных элементов. Некоторые нелинейные элементы на отдельных участках ВАХ имеют малое стабилитрон или отрицательное терморезистор динамическое сопротивление. Для снятия таких ВАХ необходимо предусмотреть включение в схему эксперимента последовательно с нелинейным элементом добавочного резистора Rд рис. ВАХ линейного резистора проходит через начало координат поэтому для ее построения достаточно экспериментально получить одну точку.

Русский

2014-01-29

213.5 KB

10 чел.

                 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
                               ПОСТОЯННОГО ТОКА

                        1. Цель работы

Совершенствование  навыков снятия вольтамперных характеристик (ВАХ) нелинейных элементов. Опытная проверка графического и графоаналитического методов  расчета  нелинейной  цепи постоянного тока.

2. Теоретические положения

А.  При  расчете  нелинейных  электрических цепей
применяют графические и
графоаналитические методы.  Так  как нелинейный  элемент не может быть задан единственным параметром, то для его описания используют вольтамперную (кулонвольтную,  вебер-амперную) характеристику.

Некоторые нелинейные элементы на отдельных участках  ВАХ имеют  малое  (стабилитрон) или отрицательное (терморезистор) динамическое сопротивление. Для снятия таких  ВАХ  необходимо предусмотреть  включение в схему эксперимента последовательно с нелинейным элементом добавочного  резистора  Rд (рис. 1); в противном  случае  при некотором напряжении происходит резкое возрастание тока, что может привести  к  выходу  элемента  из строя.

ВАХ линейного резистора проходит через начало координат, поэтому  для  ее построения достаточно экспериментально получить одну точку.

Б. При графоаналитическом методе расчета нелинейной цепи используют аналитическое представление ВАХ. Набор  аппроксимирующих функций широк - это и кусочно-линейные и экспоненцальные функции и рациональные дроби и т.д. Но наиболее часто характеристики аппроксимируют степенными полиномами;

          ( 1)

с  (n + 1) коэффициентами аппроксимации, некоторые из которых могут быть заранее приняты нулевыми. В  частности,  если  ВАХ элемента  симметрична,  то в аппроксимирующем полиноме должны отсутствовать члены с четными коэффициентами.

Пример. Пусть задана ВАХ варистора (рис. 2) а вернее - ее часть, расположенная в 1-м квадрате. Требуется найти коэф-
фициенты аппроксимации полиномом 3-й степени.

Аппроксимирующую функцию ищем в виде:

                                                                                 (2)

Так  как неизвестных коэффициентов два, их определения
достаточно иметь координаты двух точек характеристики, например,
А: (20В, 2мА) и В: (40В,10мА).  Эти  координаты  должны удовлетворять уравнению (2), то есть

                       

что  представляет собой систему линейных алгебраических уравнений для определения коэффициентов a1 и a3 .Решение системы:

a1=0,05(мА/B); a3=0,125·103(мА/B3).

Следовательно, аппроксимирующая функция имеет вид:

                   

Оба метода расчета нелинейных цепей с  одним  источником энергии  описаны практически в любом учебнике по ТОЭ, поэтому здесь они не приводятся.

3. Описание экспериментальной установки

В работе используется три нелинейных резистивных элемента НЭ1, НЭ2 и НЭ3, зажимы которых выведены на переднюю панель стенда. При снятии ВАХ отдельных элементов, а также ВАХ  смешанного соединения элементов напряжение подается от одного из регулируемых  источников слева. В качестве вольтметра используется мультиметр, индикатор которого также выведен  на  приборную  панель; в качестве амперметра - комбинированный прибор, расположенный на столе.

4. Проведение эксперимента, обработка данных
и анализ результатов

А. Содержание и порядок проведения работы.

1. Собирая поочередно схемы (рис.1.)снять ВАХ  нелинейных элементов. Экспериментальные данные оформить в виде таблиц.

2. Снять  координаты  точек для построения ВАХ линейных резисторов (по одной точке на резистор).

3. По указанию преподавателя собрать одну из схем,  при-
веденных на (рис.
3.).

4. Снять ВАХ цепи относительно входных зажимов. Экспериментальные данные оформить в виде таблицы.

Примечание, Обозначения элементов на схемах (рис. 3.) соответствует обозначениям на лабораторном стенде,

Б. Перечень и технические данные приборов.

1.___________________________________________________

2.___________________________________________________

В. Указания по обработке экспериментальных данных.

1.  По  данным  опыта в п.,1 построить ВАХ всех элементов цепи.

2. Используя полученные ВАХ элементов, построить ВАХ цепи. Сравнить ее с экспериментально снятой в п. 4.

3. Вычислить коэффициенты аппроксимации  ВАХ  нелинейных элементов,  задаваясь аппроксимирующими полиномами (1) порядка, не ниже третьего.

4. Построить графики зависимостей, выраженных найденными полиномами, и сравнить их с характеристиками,  полученными  в п.1. Сделать вывод о точности аппроксимации.

5. Контрольные вопросы

  1.  Что называется нелинейным элементом?

2. Какие нелинейные элементы вам известны?

3.Расскажите о назначении и принципе действия стабилитрона (терморезистора, выпрямительного диода).

4. Как классифицируются ВАХ нелинейных элементов?

5.Как  строится ВАХ цепи, состоящей из последовательно
соединенных нелинейных элементов?

6. Как строиться ВАХ цепи, состоящей из параллельно соединенных элементов?

7. Как, пользуясь ВАХ нелинейного  элемента,  определить его статическое и динамическое сопротивления?

8. Приведите пример ВАХ нелинейного элемента, в одной из точек которой статическое и динамическое сопротивления равны.

Данные к работе при выполнении ее в компьютерном варианте.

При снятии вольт – амперных характеристик нелинейных элементов напряжение  следует равномерно изменять в пределах от 0 до 2В [ В].

При снятии  входной характеристики  цепи напряжение  следует равномерно изменять в пределах от 0 до 0 -2 В [В].

Параметры элементов к схемам:

1 вариант:  НЭ1 -1N 4733; НЭ3 – 1N 4001;

                   R2 = 0,5 Ом;    R6 = 0,2 Ом.

2 вариант:  НЭ1 -1N 4001; НЭ3 – 1N 57558а;

                   R2 = 1 Ом;    R6 = 0,25 Ом.

3 вариант:  НЭ1 -1N 4001; НЭ3 – 1N 4001;

                   R3 = 2 Ом;    R6 = 0,4 Ом.

4 вариант:  НЭ1 -1N 4001; НЭ3 – 1N 4001;

                   R3 = 1,5 Ом;    R6 = 0,5 Ом.

5 вариант:  НЭ1 -1N 4733; НЭ3 – 1N 4001;

                   R4= 0,5 Ом;    R7 = 0,2 Ом.

6 вариант:  НЭ1 -1N 4001; НЭ3 – 1N 57558a;

                   R4 = 1 Ом;    R6 = 0,5 Ом.

                   Рис. 1                                             Рис.2

                         а)                                                            б)   

                     в)                                                            г)   

                          д)                                                            е)  

                                      

                                                 Рис. 3

           

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

17493. Методи наближеного розв’язання рівнянь в редакторі Excel 364.5 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3 Методи наближеного розвязання рівнянь в редакторі Excel Мета роботи: навчитися знаходити корені рівняння за допомогою редактора Excel визначати точність знайденого розвязку. Загальні положення про корені рівняння та точність знайденого розвяз
17494. Використання логічних операторів в редакторі Excel для пошуку рішень 505.5 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 4 Використання логічних операторів в редакторі Excel для пошуку рішень Мета роботи: навчитися користуватися логічними операторами для пошуку правильних рішень логічних задач. Загальні положення про використання логічних операторів В таблиці 1 н
17495. Розв’язання рівнянь методом ітерацій в MathCAD 520.5 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 5 Розвязання рівнянь методом ітерацій в MathCAD Мета роботи: навчитися користуватися базовими командами і функціями розвязувати рівняння за допомогою методів хорд і дотичних. Загальні відомості про базові функції MathCAD Рядок меню розміщується у в...
17496. Розв’язання алгебраїчних рівнянь за допомогою вбудованих функцій root та polyroots 191 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 6 Розвязання алгебраїчних рівнянь за допомогою вбудованих функцій root та polyroots Мета роботи: навчитися користуватися вбудованими функціями розвязувати рівняння за допомогою функцій root та polyroots. Загальні положення розвязання алгебраїчного рівня...
17497. Масиви в MathCAD 777 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 7 Масиви в MathCAD Мета роботи: навчитися оперувати масивами в MathCAD та розвязувати лінійні рівняння за допомогою матриць. Створення масивів в MathCAD В обчислювальній математиці складені в певному порядку числові дані називаються масивами масивами ан...
17498. Символьні обчислення в MathCAD 407 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 8 Символьні обчислення в MathCAD Мета роботи: навчитися обчислювати похідні першого та вищих порядків границі розкладати функцію в ряд будувати 3D графіки. Символьне обчислення похідних Для символьних обчислень використовується меню операцій Sy...
17499. Работа з таблицами и формулами в Microsoft Word 34.5 KB
  Тема: Работа з таблицами и формулами в Microsoft Word Цель : научиться делать вычисления с помощью формул Ход работы: Расчет № Лс61 Расход по командировочному удостоверению № 4/092005 от 02 09 2005 г. №№ п./п. Наим...
17500. Побудова графіків в редакторі Excel 68 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 2 Побудова графіків в редакторі Excel Мета роботи: навчитися користуватися таблицями для обчислення даних редагувати таблиці створювати графіки на основі таблиць даних прогнозувати дані. Завдання на лабораторну роботу: Заповнити таблицю дан...
17501. ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ ИЗ ЭЛЕКТРОКОРУНДА КАРБОРУНДА 191 KB
  Лабораторная работа №66 ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ ИЗ ЭЛЕКТРОКОРУНДА КАРБОРУНДА Цель работы: ознакомиться с различными видами шлифовальных кругов из электрокорунда и карборунда и их маркировкой с основными видами шлифования; научиться подб