67758

Исследование магнитной связи и связанных колебательных контуров

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В процессе выполнения работы исследуются и изучаются следующие вопросы: 1 Магнитная связь между катушками входящими в разные колебательные контура; 2 Явление резонанса в двух одинаковых связанных колебательных контурах: полная настройка в резонанс связанных колебательных контуров...

Русский

2014-09-14

442.5 KB

1 чел.

Лабораторная робота № 8

Исследование магнитной связи и связанных колебательных контуров.

Краткое содержание работы

В процессе выполнения работы исследуются и изучаются следующие вопросы:

1) Магнитная связь между катушками, входящими в разные колебательные контура;

2 Явление резонанса в двух одинаковых связанных колебательных контурах:

-полная настройка в резонанс связанных колебательных контуров;

-вид резонансных кривых и проверка аналитических соотношений.

Подготовка к работе

1. Ознакомиться с рабочим заданием и методическими указаниями. Ответить на следующие вопросы:

а) как учитывается влияние магнитной связи между двумя катушками при составлении уравнений цепи по второму закону  Кирхгофа ?

б) характеризуйте встречное и взаимосогласованное включение двух последовательных катушек и определите теоретически их суммарное сопротивление в каждом из случаев;

в)как экспериментально определить одноименные выводы двух  магнитосвязанных катушек и величину их взаимной индуктивности?

г) что собой представляет система двух связанных колебательных контуров (характеризуйте коэффициент связи и возможные типы и виды связи) ?

д) характеризуйте возможные виды  резонансных кривых коэффициента передачи по напряжению  системы двух связанных одинаковых контуров в зависимости от параметра связи;

ж) перечислите виды настройки системы двух связанных контуров и дайте их характеристику.

2. Составить протокол отчета по лабораторной работе.

Рассчитать цепи в соответствии с вариантом задания:

а) Для таблиц п.2 и п.4 рабочего задания;

б) Для таблиц п.8 рабочего задания в случае частного резонанса. Теоретически доказать этот случай – частный резонанс 2-х связанных контуров и построить графические зависимости КU(j), U();

в) Для таблиц п.9 рабочего задания в случае полного резонанса. Теоретически доказать этот случай – полный резонанс 2-х связанных контуров и построить графические зависимости КU(j), U(). Рассчитать критический коэффициент связи между связанными контурами КсКР по которому определить значение критической магнитной связи М КР;

Рабочее задание

1. Собрать схему  для исследования связанных катушек индуктивности в соотв. с  рис.8.1 и вариантом задания (см. табл. 8.3). Значение  номиналов сопротивлений R1, R2 умножить на значение коэффициента К в соответствии с вариантом задания.

                             I                         M                       

                    R1     

                            L1                   L2                        R2         

               EГ      

                                               Рис.8.1

2.Установить частоту генератора ЕГ  в соответствии с вариантом задания (см. табл. 8.3). Выходное напряжение генератора установить 10 В. В режиме  временного моделирования цепи измерять ток в цепи, напряжения на элементах и сдвиг фаз между током  в цепи и напряжением на ее входе  . Данные занести в табл. 8.1

табл. 8.1     ЕГ =                fГ=

I

UR1

UL1

UR2

UL2

Эксперим.

Расчет

0.133

89.212

0.106

8.332

0.04

1.666

3. Собрать схему  для исследования связанных катушек индуктивности в соотв. с  рис.8.2 и вариантом задания (см. табл. 8.3). Значение  номиналов сопротивлений R1, R2 умножить на значение коэффициента К в соответствии с вариантом задания.

4. Установить частоту генератора ЕГ в соответствии с вариантом задания (см. табл. 8.3). Выходное напряжение генератора установить 10 В. В режиме  временного моделирования цепи измерять токи в цепи, напряжения на элементах. Измерять также сдвиг фаз 1- между током  в цепи I1 и напряжением на ее входе (на генераторе), сдвиг фаз  U -- между напряжением на выходе цепи U2 и напряжением на ее входе U1 (на генераторе), коэффициент передачи по напряжению- КU(j)=U2/EГ. Данные занести в табл. 8.2

                            I1                         M     I2                  

                    R1     

                            L1                   L2                        R2     U2         

               EГ      

                                               Рис.8.2

табл.8.2      ЕГ =                fГ=

I1

UL1

UR1

1

I2

UR2

U

КU(j)

Экспер.

Расчет

0.16

10.054

0.128

89.329

0.0074

0.00222

87.878

2.203*10^-4

                                                                 

5. Записать исходные уравнения для схем на рис 8.1 и 8.2. Произвести расчет величин, приведенных в табл. 8.1 и 8.2. Сделать выводы о действии магнитной связи.

6. Собрать схему  для исследования связанных резонансных  контуров в соотв. с рис.8.3 и вариантом задания (см. табл. 8.3). Дополнительные параметры схемы  ( значение  М, С2 ) рассчитать в соотв. с п.7

                                I1                      M     I2                  

     R1        C1               R2 

                            L1                   L2                                           C2     U2         

 EГ      

                                               Рис.8.3

7.Считая, что первый контур (L1, C1) настроен на частоту настройки 2-х связанных контуров –f0,  вычислить необходимое значение емкости конденсатора C2 из формулы собственного резонанса второго контура (L2, C2) на частоте  f0.Вычислить также по известным соотношениям (см. ЛР.7) добротности контуров- Q1, Q2.

 По вычисленным добротностям, ориентировочно рассчитать коэффициент связи между контурами, когда должна наблюдаться «двугорбая»  резонансная кривая коэффициента передачи контуров по напряжению с полосой между максимумами, равной полосе пропускания единичного контура:

    kсв=  откуда:  М = kсв

8. Изменяя емкость конденсатора С2 в небольших пределах ( примерно +-10%) от расчетного значения, снимать в режиме АС семейство резонансных кривых  коэффициента передачи по напряжению для системы связанных контуров (К(j)=U2/EГ). По семейству полученных характеристик  найти ту, которая соответствует  частному резонансу системы связанных контуров (максимальная амплитуда напряжения на выходе и симметричный вид резонансной кривой по отношению к резонансной частоте f0). Данные о характере зависимости резонансной кривых  вблизи и при частном резонансе   3…4 кривые для  КU(j)=КU(j)ехр(jU()) занести в несколько табл.8.4 и построить графики КU(j), U(), совместив их с теоретическими, полученными в п 2 раздела «Подготовка к работе».

9. В состоянии частного резонанса системы связанных контуров ( см. п. 8),  Изменять дискретно величину связи М в пределах примерно +-100% наблюдать изменение характера резонансных кривых  коэффициента передачи по напряжению для системы связанных контуров (КU(j)=U2/EГ и  U()). Добиться величины связи М, при которой резонансная кривая КU(j)  будет превращаться из «двугорбой» в «одногорбую» при этом форма кривой должна быть симметрична по отношению к вертикальной линии, проходящей через частоту f0 и иметь максимально-возможную амплитуду напряжения на выходе. Это состояние системы связанных контуров будет соответствовать полному резонансу, а  величина связи между контурами считается критической. Данные (для 3…4 кривых) о характере резонансных кривых вблизи и при полном резонансе занести в таблицы, аналогичные табл.8.4  и построить графики  КU(j), U(),совместив их с теоретическими, полученными в п 2 раздела «Подготовка к работе»..

10. Сделать выводы и обобщения по проделанной работе.

Табл. 8.3  ЕГ – выбрать синусоидальным со значением частоты f.

№ вар.

R1 Oм

С1 нФ

L1 мкГн

L2 мкГн

R2 Oм

f кГц

K

6

0.8

250

1000

200

0.3

10.0

60

Табл.8.4  f0=63250; C2=1,25*10^-6; Q1=79; Q2=42; KCB=0,016; M=7*10^-6.

f

КU(j)

расчет

экспер

U()

расчет

экспер

Примечание: графы «расчет» необходимо обязательно заполнить только для двух случаев- полного и частного резонанса.

Методические указания

Все теоретические соотношения, которые характеризуют работу исследуемых в ЛР цепей, могут быть получены путем анализа цепей на переменном токе с составлением и решением соответствующих уравнений.

Так для цепи на рис.8.1:              EГ=R1I+jL1I+jMI+R2I+ jL2I+ jMI

Для цепи на рис.8.2: I1(R1+ jL1)-I2 jMI2= EГ;    I2(R2+ jL2)-I1 jMI1=0.----- Решение этой системы уравнений, например,  в  отношении коэффициента передачи по напряжению:

К(j)=К(j)ехр(j())= U2/EГ= jMR2/((( R1+ jL1) (R2+ jL2))+ 2M2).

Для теоретического анализа цепи представленной на рис.8.3 может бить составлена и решена система уравнений, аналогичная той, которая была составлена для цепи на рис.8.2. Решение этой системы уравнений в отношении коэффициента передачи по напряжению КU(j)= U2/EГ для двух одинаковых резонансных контуров: R=R1=R2; L=L1=L2; C=C1=C2:  КU(j)=M/C, где:

=(R+(L-1/C))2+2M2=R2(1+j)2+2M2 ---определитель системы уравнений;

=(L-1/C)/R---обобщенная расстройка -  новая частотная переменная.                           ___

Если предположить, что в окрестности резонансной частоты для обоих контуров 0=1/LC

можно приближенно считать: 2M2 = 02M2 = М2/ LC, а также если ввести два понятия:

kC=M/L---коэффициент связи;  и  А= kCQ--- параметр связи, где Q-добротность контура, то выражение для КU(j) может представлено с учетом замены частотной переменной на :

                                                                               _____________       

КU(j:) = AQ/((1+j)2+A2)    или   КU(j:) = AQ/(1+2+A2) 2+44; U()= - arctg (2/(1+2+A2)).

Анализ выражения КU(j:) показывает, что при А1 характеристика «одногорбая», при А1 – «двугорбая» ( см рис. 8.4). При А=1 наблюдается критический режим резонанса  в связанных контурах и ему соответствует критический коэффициент связи kCКР.

При А1, резонансная кривая «двугорбая» с координатами максимумов по оси абсцисс  мах  и значением обобщенных  *,  которые соответствуют полосе пропускания цепи, состоящей из двух связанных контуров по уровню неравномерности кривой при =0:

             ____              __   ____

 мах=А2-1 ;   *=2*А2-1  (см. рис. 8.4).


                                                       Рис. 8.4


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55395. Творчі проекти у початковій школі 44 KB
  Творчий проект Казка про народнопоетичні символи України Я і Україна 4 клас Мета проекту. Поглибити знання школярів про народнопоетичні символи України; розвивати творчу уяву звязне мовлення школярів; виховувати любов до Батьківщини. Учні ознайомлюються з народнопоетичними символами України; виконують завдання у групах Казкарі та Художники. Завдання Групі казкарів: скласти казки про рослинні та тваринні народнопоетичні символи України: вербу калину тополю соняшник соловейка лелеку та ін.
55396. У пошуках майбутньої професії 63 KB
  Мета: познайомити учнів з деякими професіями, стимулювати стійкий інтерес до здобуття професійних знань;розвивати ерудицію, кмітливість, винахідливість , артистизм, навики ділової гри; формувати свідоме ставлення до вибору професії.
55397. Проект по профориентации 467.5 KB
  С этого момента начинается работа над проектами. Каждый ребёнок получил задание в результате выполнения которого он должен прийти к выводу почему именно эта профессия ему нравится.
55398. МИР ПРОФЕССИЙ 241.5 KB
  Познакомить обучающихся с престижными редкими и новыми профессиями охарактеризовать предмет труда каждой профессии. Воспитывать житейское отношение к выбору профессии.
55399. Вибір майбутньої професії 145 KB
  У цьому випадку людина вивчає власні можливості інтереси здібності переглядає багато професій і свідомо обирає ту яка підходить саме для неї з урахуванням сучасних проблем суспільства та особливостей ринку праці.
55400. Пишаюся своєю професією 167 KB
  Метою даної методичної розробки є удосконалення досвіду проведення поззаудиторних заходів. На сучасному етапі перед професійною освітою багато завдань, але найголовніше – виховувати гідних громадян...
55401. ВИБІР ПРОФЕСІЙНОЇ КАР’ЄРИ БУХГАЛТЕРА 5.35 MB
  Ідеї проектів належали викладачам, але студентам було запропоновано розповісти про своє бачення розв’язання проблеми або висунути ідею для нового проекту. Для того, щоб досягти реалізації проекту, важливо створити дружню атмосферу, заохотити студентів до спілкування англійською мовою під час обговорення і здійснення проекту.
55402. What are you? Professions 52 KB
  We must all work together to create a better place. A. Barry Explain the expression. (Pupils try to say their opinion, e.g. everyone has to work hard on our lesson, we have to study good to build our future...) Well, we use this idiom in our lesson: we’ll work hard together today and that’s why it will be one more step to understand what you would like to be in future.
55403. MY FUTURE PROFESSION 7.13 MB
  All professions are important, All professions are necessary. Do you want to choose any profession? What will you be? What will your friend be?