Лабораторные / ТОЭ лаба №3
.docx
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Тольяттинский государственный университет»
Институт химии и энергетики
Кафедра «Электроснабжение и электротехника»
Отчет по лабораторной работе №3
«Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях с одним реактивным элементом»
Вариант №2
Студент: Назаров М.О.
Группа: ЭЭТб-1901а
Преподаватель: Шаврина Н.В
Тольятти 2021
Цель работы – изучение расчетных и экспериментальных методов анализа переходных процессов в линейных электрических цепях с одним реактивным элементом.
Программа работы
1. Выполнить задание на подготовку к выполнению экспериментальной части.
2. Исследовать характер процессов зарядки и разрядки конденсатора.
3. Исследовать характер процессов включения под напряжение и короткого замыкания катушки индуктивности.
Схемы опытов
А) Б)
Рисунок 1 – исследуемые электрические схемы: А) – RC цепь, Б) – RL цепь
Исходные данные
Таблица 1 – Исходные данные для расчетной части
Параметры |
Значения |
R1, Ом |
43 |
R2, Ом |
2200 |
C, мкФ |
0,22 |
Lk, мГн |
66 |
Основная часть
1. Соберём электрическую цепь с ёмкостью, значения С и R2 берём из таблицы 1.
2. Подсоединили к ее входным зажимам регулируемый источник напряжения специальной формы, настроенный на прямоугольные импульсы положительной полярности с амплитудой U 3,83 B и частотой последовательности импульсов f при tИ 5
Сигналы приведены ниже:
Рисунок 2 – Осциллограмма прямоугольного импульса (масштаб 1v/del, 2ms/del)
Параметры прямоугольного импульса:
T=0,00484 c., f=220 Гц., U=3,83 В
Далее мы ищем постоянную от времени:
Снимем осциллограммы напряжения на конденсаторе и сигнал пропорциональный току на резисторе (рис. 3 и рис. 4).
Рисунок 3 – Осциллограмма напряжения на конденсаторе
Рисунок 4 – Осциллограмма сигнала пропорционального току в цепи (масштаб 5v/del, 2ms/del)
По второму закону коммутации напряжение на емкости в момент коммутации не может измениться скачком, что и видно из осциллограммы (рис. 3). Таким образом, закон коммутации выполняется.
Из осциллограммы видно, что значение напряжения на конденсаторе при t = 0,3 мс равно uc ≈ 2 В. Занесем эти данные в таблицу 2.
Теперь рассчитаем значение uc(t) при t = 0,3 мс:
Занесем полученное значение в таблицу 2.
Таблица 2 - Исходные данные для расчетной части
Параметры |
R2, Ом |
C, мкФ |
|
Uc(t), B (при t=0,3 мс) |
Расчет |
2200 |
0,484 |
0,22 |
1,769 |
эксперимент |
2200 |
0,5 |
0,22 |
2,5 |
Собрали электрическую цепь с индуктивностью, значения для L и R1 взяли из табл. 1. Подсоединили к ее входным зажимам регулируемый источник напряжения специальной формы, настроенный на прямоугольные импульсы положительной полярности с амплитудой U 7,19 B и частотой последовательности импульсов f при tИ 5.
Значение активного сопротивления катушки измерили омметром, оно равно:
Rk=125,6 Ом, тогда R1 + Rk = 125,6 + 43 = 168,6 Ом.
Форма прямоугольного импульса изображена на рисунке 5.
Параметры прямоугольного импульса:
T = 0,00391 c., f = 260 Гц., U = 7,19 В
Снимем осциллограммы напряжений на конденсаторе и резисторе
(рис. 6 и рис. 7).
Рисунок 5 – Осциллограмма прямоугольного импульса
(масштаб 5v/del, 2ms/del)
Рисунок 6 – Осциллограмма напряжения на катушке
(масштаб 5v/del, 2ms/del)
Рисунок 6 – Осциллограмма сигнала пропорционального току в цепи
(масштаб 1v/del, 2ms/del)
По первому закону коммутации ток на индуктивности в момент коммутации не может измениться скачком, что и видно из осциллограммы (рис. 6). Таким образом, закон коммутации выполняется.
Из осциллограммы видно, что значение напряжения на катушке при
t = 0,3 мс равно uL ≈ 2 В. Занесем эти данные в таблицу 3.
Теперь рассчитаем значение uL(t) при t = 0,3 мс:
Занесем полученное значение в таблицу 3.
Таблица 3 – расчетные и экспериментальные значения RL цепи
Параметры |
R1+RK, Ом |
L, мГн |
|
iL(t), мА (при t=0,3 мс) |
Расчет |
168,6 |
0,22 |
0,391 |
3,338 |
эксперимент |
168,6 |
0,22 |
0,4 |
3 |
Вывод:
В данной лабораторной работе мы изучили расчетные и экспериментальные методы анализа переходных процессов в линейных электрических цепях с одним реактивным элементом. Были найдены сигналы Uc и IL, а также по формам сигнала можно удостовериться, что законы коммутации соблюдаются. Также были подтверждены 2 закона коммутации:
Первый закон коммутации: в любой ветви с индуктивностью ток в момент коммутации сохраняет то значение, которое он имел до коммутации, и дальше начинает изменятся именно с этого значения.
Второй закон коммутации: в любой ветви напряжение на емкости в момент коммутации сохраняет то значение, которое оно имело до коммутации, и в дальнейшем изменяется, начиная именно с этого значения.