70772

Исследование нелинейных цепей постоянного тока

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В одной системе координат построить вольтамперные характеристики нелинейных элементов и результирующие расчётные ВАХ цепи при последовательном параллельном и смешанном соединениях элементов. Результаты измерений Таблица № 1 Снятие ВАХ нелинейных элементов Rn1 и Rn2.

Русский

2014-10-27

293.5 KB

19 чел.

               Донецкий национальный технический университет

                                                                 

                                                                Кафедра Электромеханики и ТОЭ

                                          ОТЧЁТ

                                     по лабораторной работе №1           

               по дисциплине "Теоретические Основы Электротехники"

             "Исследование нелинейных цепей постоянного тока"

                                                (вариант №2)

                                                                                         Выполнил студент    

                                                                                         группы ЭАПУ–2000б

                                                                                         Голяев Р. А.

                                                                                         Принял преподаватель

                                                                                         Малеев Д. М.

                                               

                                                     Донецк–2002

                                                      Цель работы

  Исследование вольт–амперных характеристик нелинейных элементов и проверка графических методов расчёта электрических цепей постоянного тока, содержащих нелинейные резисторы.

                                               Выполнение работы

 1. Используя регулируемый источник постоянного тока, снять вольт–амперные характеристики нелинейных элементов Rn1 и Rn2. Напряжение изменять от 0 до 20 В с интервалом 2 В. Данные занести в таблицу № 1 и вычислить статические сопротивления элементов.

 2. Используя регулируемый источник постоянного напряжения, снять вольт– амперные характеристики цепи при последовательном, параллельном и смешанном соединениях элементов. Результаты измерений внести в         таблицу № 2.

 3. Собрать схему рис. 3 и измерить узловое напряжение и токи в ветвях. Результаты измерений внести в таблицу № 3.

 4. По данным таблицы № 1 в одной системе координат построить вольт–амперные характеристики нелинейных элементов Rn1 и Rn2 и зависимости их статических сопротивлений от напряжения источника.

 5. В одной системе координат построить вольт–амперные характеристики нелинейных элементов и результирующие расчётные ВАХ цепи при последовательном, параллельном и смешанном соединениях элементов.

 6. Выполнить расчёты для таблиц № 2 и № 3. Сравнить расчётные данные с экспериментальными.  

Рис. 1. Схема для снятия вольт–амперных характеристик нелинейных элементов Rn1 и Rn2.

Примечание: на месте элемента Rn включается элемент Rn1 или Rn2.

Рис. 2. Схема для исследования последовательного соединения нелинейных элементов.

Рис. 3. Схема для исследования параллельного соединения нелинейных элеметнов.

Рис. 4. Схема для исследования смешанного соединения нелинейных элементов (R=300 Ом).

Рис. 5. Схема для проверки метода двух узлов (R=300 Ом, E1=10 В, E3=20В).

                                         

                                      Результаты измерений

         Таблица № 1 Снятие ВАХ нелинейных элементов Rn1 и Rn2.

 N

 Нелинейный элемент Rn1

 Нелинейный элемент Rn2

  

 U, В

I, мА

Rст, Ом

U, В

I, мА

Rст, Ом

 1

  0

  0

     —

   0

    0

         —

 2

  2

 5.2

 384.615

   2

  20.5

     97.561

 3

  4

 10.7

 377.958

   4

   28

     142.857

 4

  6

 16.2

    375

   6

   37

    162.162

 5

  8

 21.4

 373.832

   8

   43

    186.047

 6

 10

 26.9

 371.747

  10

   50

        200

 7

 12

 33.4

 359.281

  12

   55

     218.182

 8

 14

 44.5

 314.606

  14

   61

     229.508

 9

 16

 59.5

 302.521

  16

   66

     242.424

10

 18

 75.2

 239.362

  18

   71

     253.521

11

 20

  95

 222.222

  20

   74

      270.27

Таблица № 2. Снятие ВАХ цепи при последовательном, параллельном и смешанном соединениях нелинейных элементов.

                                                Соединение

N

   Последовательное

    Параллельное

  Последовательное

U, B

Ip, мА

Iэ, мА

U, B

Ip, мА

Iэ, мА

U, B

Ip, мА

Iэ, мА

1

   0

   0

   0

   0

   0

   0

   0

   0

   0

2

   2

  4.2

  4.5

   2

 25.7

  25

   2

  5.3

   5

3

   4

  7.8

  8

   4

 35.6

  36

   4

  9.7

  10

4

   6

 11.3

 11.5

   6

  53

  53

   6

14.5

 14.5

5

   8

 14.3

 14

   8

 64.3

  65

   8

18.9

  19

6

 10

 17.5

 18

 10

 76.9

  77

 10

23.3

  23

7

 12

 20.7

 21.5

 12

 88.4

  88

 12

27.5

  27

8

 14

 25.7

 25.5

 14

103.5

  104

 14

32.4

  32

9

 16

 29.4

 29

 16

 119

 118.5

 16

36.8

  37

10

 18

 36.5

 36.2

 18

151.2

  151

 18

42.5

42.5

11

 20

 40.6

  40

 20

 164

  164

 20

47.4

  47

 

Таблица № 3. Проверка метода двух узлов.

     U12, В

      I1, мА

      I2, мА

     I3, мА

Вычислено

       8.2

         4

       43

        39

Измерено

        8

       3.5

       42

       38.5

                                                  Вычисления

      1. Для таблицы № 1.

                                                              

       2. Для таблицы № 2.

                                                        

       3. Для таблицы № 3.

                                              

   Рис. 6. Вольт–амперные характеристики нелинейных элементов Rn1 и Rn2

Примечание: синяя линия – ВАХ элемента Rn1, красная линия – ВАХ элемента Rn2.

Рис.7. Графики зависимостей статических сопротивлений нелинейных элементов от напряжения источника.

Примечание: синяя линия – Rст1(U), красная линия Rcт2(U).

Построения вольт–амперной характеристики цепи при последовательном соединении нелинейных элементов.

1. Задаёмся значениями токов и определяем напряжения U1 и U2 на нелинейых элементах.

2. Находим напряжение U на зажимах цепи (U=U1+U2).

3. Данные заносим в таблицу № 4.

4. Строим ВАХ цепи.

Таблица № 4. Данные для построения вольт–амперной характеристики цепи при последовательном соединении нелинейных элементов.

N

  1

  2

   3

  4

  5

  6

  7

  8

  9

 10

I, мА

  4

  8

12

 16

 20

 24

 28

 32

 36

 40

U1, B

 0.2

0.4

0.6

1.1

 1.9

2.8

3.8

 4.8

 5.9

6.7

U2, B

1.6

3.2

4.5

6.1

 7.7

  9

10.5

11.7

12.6

13.2

U, В

1.8

3.6

5.1

7.2

 8.6

11.8

14.3

16.5

18.5

19.9

Рис. 8. Вольт–амперная характеристика цепи при последовательном соединении нелинейных элементов. (зелёная линия – ВАХ цепи).

Построение вольт–амперной характеристики цепи при параллельном соединении нелинейных элементов.

1. Задаёмся значениями напряжения U цепи.

2. Находим токи I1 и I2 в ветвях с нелинейными элементами.

3. Находим общий ток I   (I=I1+I2).

4. Полученные данные заносим в таблицу № 5.

5. Строим ВАХ цепи.

Таблица № 6. Данные для построения ВАХ цепи при параллельном соединении нелинейных элементов.

N

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

12

13

U, B

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

12

13

I1, мА

2.5

5.2

7.7

10.7

13.2

16.2

18.5

21.4

23.7

26.9

29.5

33.4

39.3

I2 мА

15

20.5

25

28

33.5

37

40.7

43

47

50

52.8

55

57.8

I, мА

17.5

25.7

32.7

38.7

46.7

53.2

59.2

64.4

70.7

76.9

82.3

88.4

97.1

Рис. 9. Вольт–амперная характеристика цепи при параллельном соединении нелинейных элементов.

Построение вольт–амперной характеристики цепи при смешанном соединении нелинейных элементов.

1. Задаёмся значениями напряжения U цепи.

2. Находим токи I1 и I2 в ветвях с нелинейными элементами.

3. Находим общий ток I   (I=I1+I2).

4. Полученные данные заносим в таблицу № 7.

5. Строим ВАХ участка цепи, содержащего параллельные ветви с нелинейными элементами.

6. Строим ВАХ линейного сопротивления R.

6.1. Найдём ток I при напряжении U=20 В ().

.

6.2 Соединяем точки (0;0)  и (20;66.7) прямой, получаем ВАХ резистора R.

7. Задаёмся общим током I цепи.

8. Определяем напряжения на U12 и U3.

9. Определяем напряжение U (U=U1+U2).

10. Полученные данные заносим в таблицу № 8.

11. Строим ВАХ цепи.

Таблица № 7. Данные для построения ВАХ участка цепи Рис.4, содержащего параллельные ветви с нелинейными элементами.

N

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

12

13

U, B

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

11

12

13

I1, мА

2.5

5.2

7.7

10.7

13.2

16.2

18.5

21.4

23.7

26.9

29.5

33.4

39.3

I2 мА

15

20.5

25

28

33.5

37

40.7

43

47

50

52.8

55

57.8

I, мА

17.5

25.7

32.7

38.7

46.7

53.2

59.2

64.4

70.7

76.9

82.3

88.4

97.1

 

Таблица № 8. Данные для построения ВАХ цепи, содержащей смешанное соединение нелинейных элементов.

N

 1

 2

 3

 4

 5

 6

 7

 8

 9

10

I, мА

 5

10

 15

20

 25

 30

 35

40

45

50

U12, B

0.1

0.3

0.6

1.2

1.9

2.5

3.3

4.1

4.8

5.5

U3, B

1.6

 3

4.5

 6

7.5

 9

10.4

11.9

13.4

14.9

U, B

1.7

3.3

5.1

7.2

9.4

11.5

13.7

16

18.2

20.4

Рис. 10. Вольт–амперная характеристика цепи при смешанном соединении нелинейных элементов.

Примечание: коричневая линия – ВАХ участка цепи, содержащей параллельные ветви с нелинейными элементами, фиолетовая линия – ВАХ всей цепи.

Расчёт цепи рис. 5. методом двух узлов.

1. Строим вольт–амперные характеристики всех элементов I1(U1), I2(U2),

I(U) по отношению к падениям напряжений на этих элементах.

2. Строим вольт–амперные характеристики всех элементов I1(U12), I2(U12),

I(U12) по отношению к напряжению U12.

2.1. Запишем выражения для нахождения напряжения U12 по второму закону Кирхгофа.

2.2. Находим зависимости I1(U12), I2(U12), I(U12).

2.3. Данные заносим в таблицу № 9.

2.4. Строим ВАХ I1(U12), I2(U12), I(U12) всех элементов.

3. Строим вольт–амперную характеристику  .

3.1. Сложим графически токи I1 и I3. Данные заносим в таблицу № 10.

3.2. Строим ВАХ  .

4. Определяем параметры цепи. Рабочая точка находится на пересечнии ВАХ

I2(U12) и .

Таблица № 9. Данные для построения ВАХ I1(U12), I2(U12), I(U12) всех элементов.

N

 Нелинейный элемент Rn1

Нелинейный элемент Rn2

Линейный резистор R

  

 U1, В

 U12, В

I1, мА

U2, В

U12, В

I2, мА

U, В

U12, В

I3, мА

 1

  0

 10

  0

   0

   0

   0

   0

 20

  0

 2

  2

  8

 5.2

   2

   2

 20.5

   2

 18

 6.7

 3

  4

  6

 10.7

   4

   4

   28

   4

 16

13.3

 4

  6

  4

 16.2

   6

   6

   37

   6

 14

 20

 5

  8

  2

 21.4

   8

   8

   43

   8

 12

26.7

 6

 10

  0

 26.9

  10

  10

   50

  10

 10

33.3

 7

 12

–2

 33.4

  12

  12

   55

  12

  8

 40

 8

 14

–4

 44.5

  14

  14

   61

  14

  6

46.7

 9

 16

–6

 59.5

  16

  16

   66

  16

  4

53.3

10

 18

–8

 75.2

  18

  18

   71

  18

  2

60

11

 20

–10

  95

  20

  20

   74

  20

  0

66.7

Таблица № 11. Данные для построения построения ВАХ  .

U12,B

 0

 2

 4

 6

 8

10

12

14

  16

I1, мА

26.9

21.4

16.2

10.7

5.2

 0

–5.2

–10.7

–16.2

I3, мА

66.7

60

53.3

46.7

40

33.3

26.7

20

  13.3

(I1+I3), мА

93.6

81.4

69.5

57.4

45.2

33.3

21.5

9.3

 –2.9

Рис.11. Вольт–амперные характеристики цепи Рис. 5. Для её расчёта методом двух узлов.

Примечание: синяя линия – ВАХ  I1(U1),  красная линия – ВАХ  I2(U2), коричневая линия – ВАХ  I3(U), серая линия – ВАХ  I1(U12),                       тёмно–фиолетовая линия – ВАХ  I3(U12), фиолетовая линия – ВАХ (I1+I3)=f(U12).    

Рабочая точка находится на пересечении ВАХ  I2(U2) и (I1+I3)=f(U12).

Результаты расчёта: U12=8.2 В, I1=4 мА, I2=43 мА.

                                                       Вывод                                                                         

   В данной лабораторной работе были исследованы свойства нелинейных элементов и электрических цепей, содержащих их различные соединения.

Была выполнена проверка графического метода расчёта нелинейных электрических цепей (метода двух узлов) путём эксперимента и применения этого метода. Были построены вольт–амперные характеристики всех резисторов и их соединений: (последовательного, параллельного и смешанного). В результате сравнения расчётных и экспериментальных данных был сделан вывод об их совпадении, что свидетельствует о справедливости метода двух узлов и других графических методов расчёта нелинейных электрических цепей постоянного тока.

 

   

2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74244. Базы данных и их классификация 158 KB
  База данных это совокупность связанных данных организованных по определенным правилам предусматривающим общие принципы описания хранения и манипулирования независимая от прикладных программ.
74245. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ 280 KB
  Структура вычислительной сети Узел это любое устройство непосредственно подключенное к передающей среде сети. Каждый узел в сети имеет минимум два адреса: физический используемый оборудованием и логический используемый пользователями и приложениями. Здесь сообщение это целостная последовательность данных передаваемых по сети.
74246. Объектно-ориентированное программирование. Теоретические основы ООП 372.5 KB
  В основе любого языка лежит некоторая идея, оказывающая существенное влияние на стиль программ. Исторически первой была идея процедурного программирования.
74247. Технические средства ЭВМ 138.49 KB
  В основе функционирования любой ЭВМ лежит архитектура. В современных ЭВМ АЛУ и УУ объединены в общее устройство называемое центральным процессором. Схема архитектуры ЭВМ базирующаяся на принципах фон Неймана.
74248. Программное обеспечение ЭВМ и информационные технологии 199.8 KB
  Сообщение это форма представления информации для ее последующей передачи в одном из следующих видов: числовая форма представленная цифрами; текстовая форма представленная текстами составленными из символов того или иного языка; кодовая форма представленная кодами; например кодами в двоичной системе счисления кодами для сжатия или шифрования кодами азбуки Морзе или азбуки для глухонемых и т. Системы счисления Система счисления это соглашение о представлении чисел посредством конечной совокупности символов цифр...
74249. Программное обеспечение ЭВМ. Классификация программного обеспечения 382 KB
  Совокупность программ, процедур и правил, а также документации, связанных с функционированием системы обработки данных, составляют программное обеспечение (ПО; software). Программное и аппаратное обеспечение в ЭВМ работают в неразрывной связи и взаимодействии.
74250. ПРЕДСТЕРИЛИЗАЦИОННАЯ ОБРАБОТКА 258.5 KB
  Самостоятельная работа лабораторного занятия предусматривает знакомство студентов с инструкциями (методическими рекомендациями) по применению моюще-дезинфицирующих средств, нормативными документами, а также отработку техники манипуляций и решение ситуационных задач.
74251. СТЕРИЛИЗАЦИЯ. ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ЦСО 197 KB
  На данном занятии изучаются методы стерилизации, которые являются важнейшим аспектом программы профилактики ИСМП в медицинских организациях. Студенты должны четко осознавать важность стерилизационных мероприятий и овладеть знаниями и навыками, необходимыми для их осуществления.
74252. Личная гигиена тяжелобольного пациента. Утренний туалет 98.78 KB
  Личная гигиена тяжелобольного пациента. Отрабатывают навыки по уходу за волосами стрижку ногтей на руках ногах умывание пациента уход за слизистыми очищение наружного слухового прохода. Обучение пациента и его семьи элементам ухода. ОСНАЩЕНИЕ: тестовые задания 2 уровень задание для деловой игры таблица Личная гигиена пациента.