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

6033. Розробка лексичного аналізатора (сканеру, scanner) 300 KB
  Розробка лексичного аналізатора (сканеру, scanner) Постановка задачі Розробити програму лексичного аналізатора (ЛА) для підмножини мови програмування SIGNAL. Програма має забезпечувати наступне (якщо це передбачається граматикою варіанту): зг...
6034. Дослідження RC-підсилювача 291.19 KB
  Дослідження RC-підсилювача 1. Розрахувати елементи схеми рис.1. за формулами. Значення параметрів для розрахунку взяти з попередньої роботи. Рис.1. Для цього скористатися файлом lab2.nbдля пакету Mathematica. 2. Побудувати амплітудно-частотну ...
6035. Характеристики та параметри біполярного транзистора 29.96 KB
  Характеристики та параметри біполярного транзистора Завдання Для транзистора, тип якого вказано в вашому індивідуальному завданні, побудуйте вхідну характеристику. Замалюйте її і поставте на ній робочу точку. Визначіть в ній режимну напругу Ub...
6036. Организация VPN средствами протокола SSL в Windows Server 2003 144 KB
  Организация VPN средствами протокола SSL в Windows Server 2003 Предположим, нам необходимо организовать защищенный обмен информацией между web-сервером и произвольным клиентом. Для организации воспользуемся ОС Windows Server 2003, в качестве web-сер...
6037. Символи Лежандра та Якобі 101.5 KB
  Символи Лежандра та Якобі Означення. Нехай p - просте, a - ціле число. Символ Лежандра визначається так: Критерій Ейлера. Число a, яке не ділиться на непарне просте p, є квадратичним лишком за модулем p тоді і тільки тоді, коли...
6038. Зміст логістичних функціональних галузей 69.5 KB
  Зміст логістичних функціональних галузей План Логістика постачання Виробнича логістика Логістика збуту Логістика переробки та утилізації відходів Транспортна логістика Логістика постачання Логістика постачання охоплює ф...
6039. Классификация и основные свойства единиц информации 39.48 KB
  Классификация и основные свойства единиц информации: Общие понятия и задачи проектирования информационного обеспечения. Имя, структура и значение единиц информации. Экономические показатели и документы. Операции над единицами информации. Классификац...
6040. Модели данных: реляционная модель данных. Реляционная алгебра 96.5 KB
  Модели данных: реляционная модель данных. Реляционная алгебра. Определение модели данных предусматривает указание множества допустимых информационных конструкций, множества допустимых операций над данными и множества ограничений для хранимых значени...
6041. Логістичні системи 70.5 KB
  Логістичні системи План Поняття системи. Поняття логістичної системи. Види логістичних систем. Поняття системи Поняття логістичної системи є одним з базових понять логістики. Існують різноманітні системи, що забезпечують функціон...