Лабораторна робота №16-Б. Перехідні процеси в послідовному колі r-l-c




НазваЛабораторна робота №16-Б. Перехідні процеси в послідовному колі r-l-c
Сторінка1/14
Дата конвертації01.07.2013
Розмір0.84 Mb.
ТипДокументы
skaz.com.ua > Астрономія > Документы
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14



Мадьяров В.Г, Бондаренко Г.І.

Лабораторні роботи

з курсу ТОЕ

частина ІІІ

Зміст

Лабораторна робота № 16. Перехідні процеси в лінійних електричних колах.......................................................................4
Лабораторна робота № 16-А. Перехідні процеси в колах r-L та r-C ...........10

Лабораторна робота № 16-Б. Перехідні процеси в послідовному

колі r-L-C ........................................................14



Лабораторна робота № 17. Нелінійні кола постійного струму ....................15
Лабораторна робота № 17-А. Розгалужене нелінійне коло постійного струму .............................................................21
Лабораторна робота № 17-Б. Параметричний стабілізатор постійної напруги ............................................................23
Лабораторна робота № 18. Дослідження котушки з феромагнітним сердечником .......................................................27
Лабораторна робота № 19. Ферорезонанс напруг .........................................34
Лабораторна робота № 20. Однофазний трансформатор з феромагнітним

сердечником ......................................................40
Лабораторна робота № 22. Дослідження однорідної довгої лінії ………... 46

Лабораторна робота № 23. Дослідження магнітного поля циліндричної котушки без магнітопроводу ..................................55

Лабораторна робота № 24. Дослідження переломлення силових ліній стаціонарного електричного поля на

границі розділу двох середовищ .....................61

Лабораторна робота № 25. Моделювання електричного поля

двопровідної лінії на електропровідному папері....................................................................66

Лабораторна робота № 26. Дослідження електричного поля кульового

заземлювача .......................................................72

Лабораторна робота № 27. Визначення коефіцієнтів електростатичної індукції та часткових ємностей трифазного кабелю..................................................................75


^ Лабораторна робота № 16
Перехідні процеси в лінійних електричних колах
Мета роботи – дослідити перехідні процеси в нерозгалужених колах першого та другого порядків.
^ Теоретичні положення
Процес переходу електричного кола від одного сталого режиму до другого, який характеризується новим енергетичним станом, називається перехідним.

Зміну режиму роботи кола, що веде до зміни її енегретичного стану, називають комутацією. До комутації відносяться: вмикання, вимикання, замикання на ділянках кола і т.п. Прийнято вважати, що комутація проходить миттєво. В загальному випадку процеси переходу від одного енергетичного стану кола до другого не можуть проходити миттєво, тому що неможливі миттєві зміни енергії, що є в реактивних елементах кола.

При розгляді перехідних процесів , відрахунок часу (t = 0) ведеться з моменту комутації.

Енергія магнітного поля катушки з індуктивністю ^ L та електричного поля конденсатора з ємністю С визначається співвідношеннями:
; (16.1)
Оскільки неможливі миттєві зміни енергії WM i WC, неможливі стрибки струму в індуктивності і напруги на ємності.

Ці положення визначають закони комутацїї, котрі записуються так:
iL(0-) = iL(0+); uC(0-) = uC(0+); (16.2)
де iL(0-), uC(0-)струм в індуктивносі і напруга на ємності в момент t < 0 (t = 0-) до комутації;

iL(0+), uC(0+) ті ж величини в момент безпосередньо після комутації.
Аналітичні залежності струмів та напруг на різних ділянках кола під час перехідних процесів можна отримати, якщо розв’язати складені за законами Кірхгофа диференціальні рівняння для часу t 0.
Розглянемо аналітично перехідні процеси, які експерементально визначаються в даній лабораторній роботі.

^ Перехідний процес в колі r – c (рис. 16.1)



Запишемо для кола r – c, що вмикається до постійної ЕРС –Е, рівняння за другим законом Кірхгофа для t  0;

ir + uc = E;

Враховуючи, що , отримаємо
(16.4.)


Рисунок 16.1

Розв'язання цього диференціального рівняння першого порядку складається з двох частин:
uC =uCпр + u ( 16.5)
де - uCпр – примусова складова напруги;

u – вільна складова;

Примусова складова визначається як напруга на ємності після закінчення перехідного процесу. В даному випадку ємність буде заряджатись до тих пір, поки напруга на ній не стане рівною Е, тобто uCпр = Е

Вільна складова

u = Аеpt (16.6.)

де р – корінь характеристичного рівняння:
rcp + 1 = 0;

звідки p = -1/rC

А – стала інтегрування, яка визначається з початкових умов.

Підставляючи знайдені величини uc= E та p = -1/rC в рівняння (16.5)

отримаємо:
uC = E + Aept (16.7.)
Вважаючи, що ємність в момент комутації (t = 0) не була заряджена, тобто uC(0) = 0, отримаємо
uC(0) = 0 = Е + А (16.8)
звідки А = -Е. Остаточно напруга на ємності як функція часу має вигляд
(16.9)

Позначимо r C = , де - стала часу.
Тоді uC = E – Ee-t / (16.10)
Графічно ця залежність зображена на рис. 16.2

З отриманого розв'язку та графіка на рис. 16.2 видно, що напруга на ємності поступово зростає до Е і тим швидше, чим меньша . Стала часу графічно може бути визначена як довжина піддотичної (з урахуванням масштабу часу). Струм в колі r – c при заряді конденсатора
(16.11)
Графік струму показаний на рис. 16.3. З нього видно, що в момент комутації струм стрибком змінюється від нуля до величини Е / r, а потім зменшується за експоненційним законом.


і

0

t

uC

E

0

t

-E

Рисунок 16.2 Рисунок. 16.3
При розрядженні через опір r, попередньо зарядженого до напруги Е конденсатора (рис.16.4.) в рівнянні 16.4. права частина дорівнює нулю, тому uCпр= 0 і розв'язок має вигляд uC = E – Ee-t / (16.12)

Графік зміни uC для цього випадку показаний на рис. 16.5. Струм змінюється так само, як і в випадку зарядження ємності.

При вмиканні кола r - L на постійну напругу графік струму і(t) має такий самий вигляд, як uC(t) в колі r-С, а графік uL(t) – як i(t) в колі r-С.




Рисунок 16.4 Рисунок 16.5

Перехідний процес в колі rLC

В відповідності з другим законом Кірхгофа рівняння для кола буде
. (16.13)

Рисунок 16.6
Після диференціювання отримаємо рівняння другого порядку:

(16.14)

Характеристичне рівняння

(16.15)

має корені

(16.16)

В залежності від співвідношення складових під знаком радикала будемо мати три види коренів

  1. – корені дійсні різні;

  2. – корені комплексні;

  3. – корені дійсні рівні;

В першому випадку процес в колі r–L–C буде аперіодичним, (неколивальним). Вираз для струму в колі має вигляд
i = iв = A1e p1t + A2 e p2t (16.17)

Графіки струму і, напруги на ємності uc та індуктивності uL показані на рис. 16.7. В другому випадку корені характеристичного рівняння

;

тобто, процес в колі є періодичним (коливальним). Рівняння струму має вигляд ,

де ; .



Рисунок 16.7

З рівняння та графіків (рис. 16.8.) випливає, що струм і, а також напруги uc і uL, змінюються за законом затухаючої синусоїди.


i, u


uC


E







i



t



Рисунок 16.8 Рисунок 16.9
Якщо корені однакові, тобто , то перехідний процес є критичним (рис. 16.9). Він перехідний між аперіодичним та коливальним процесами. Опір rкр в цьому режимі називається критичним.

В лабораторній роботі для отримання різних за характером перехідних процесів змінюють r, що здійснити найпростіше.


^ Лабораторна робота 16-А
Перехідні процеси в колах rL та rC
Мета роботи – дослідити характер перехідних процесів в колах r-L та r-C, встановити залежність перехідних процесів від параметрів кола.
^ Підготовка до роботи


1). Для того, щоб мати можливість спостерігати перехідний процес за допомогою осцилографа, перехідний процес повинен періодично повторюватись. Здійснити це можна різними способами. В даній лабораторній роботі періодичне повторення перехідного процесу здійснюється за допомогою керованого транзисторного ключа, який інакше називають генератором прямокутних імпульсів (ГПІ).

u(t)

K
C R

uC ur

u(t) R L
ur uL
t
а) б)
Рисунок 16-А.1

Принцип дії ГПІ пояснюється на рис. 16-А.1 а, ключ “К” в ГПІ періодично замикається. В момент замикання ключа “К” на вихідних клемах m-n генератора з’являється напруга u = U. Це віповідає моменту (t=0) на рис. 16-А.1.б. Ця напруга не змінюється доти, поки ключ “К” замкнений, що відповідає проміжку часу ti на рис. 16-А.1.б. Якщо до клем приєднати коло r – С, то протягом цього часу конденсатор С буде заряджатись через опір r. Після розмикання ключа “К” джерело напруги ГПІ від'єднується від клем m-n. В цьому стані джерело знаходиться протягом часу tn (рис. 16-А.1.б); в цей час конденсатор С розряджується через опір (r + rрозр). Потім ключ знову замикається і процес повторюється.

Якщо приєднати до конденсатора осцилограф, то можна спостерігати зміну напруги uC в часі.

Якщо приєднати осцилограф до опору r, то на екрані побачимо графік залежності напруги ur, пропорційної (!) струму i;

ur ~ ir.

Якщо приєднати до клем m-n коло r-L, то можна спостерігати перехідний процес в цьому колі.

В лабораторній роботі перехідні процеси в колах r-C та r-L досліджуються при трьох значеннях опорів r : r1­, r2, r3.

2). В таблиці 16-А.1 наведені значення r (r1,2,3), L, C для кожної бригади. Також наведені значення напруги U на виході ГПІ і частота перемикання ключа .

rзар = 510 (Ом) для всіх бригад.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

Схожі:

Лабораторна робота №16-Б. Перехідні процеси в послідовному колі r-l-c iconЛабораторна робота №16-б перехідні процеси в послідовному колі r-l-c мета роботи
Мета роботи – дослідити характер перехідних процесів в колі r-l-c, встановити їх залежність від параметрів кола
Лабораторна робота №16-Б. Перехідні процеси в послідовному колі r-l-c iconЛабораторна робота №16 Перехідні процеси в лінійних електричних колах Мета роботи
Мета роботи – дослідити перехідні процеси в нерозгалужених колах першого та другого порядків
Лабораторна робота №16-Б. Перехідні процеси в послідовному колі r-l-c iconЛабораторна робота №19
...
Лабораторна робота №16-Б. Перехідні процеси в послідовному колі r-l-c iconЛінійні програми на С++ Лабораторна робота №3
Лабораторна робота № Форматний ввід/вивід у мові С/С++
Лабораторна робота №16-Б. Перехідні процеси в послідовному колі r-l-c iconЛабораторна робота №1 Розв’язання нелінійних та трансцендентних рівнянь
З’явилися нові розділи математики, що були призначені підтримувати процеси проектування та використання комп’ютерів
Лабораторна робота №16-Б. Перехідні процеси в послідовному колі r-l-c iconЛабораторна робота №22 Дослідження однорідної довгої лінії
Мета роботи – експериментально дослідити хвильові процеси в лінії з розподіленими параметрами в сталих сінусоїдних режимах
Лабораторна робота №16-Б. Перехідні процеси в послідовному колі r-l-c iconЛабораторна робота №3. Обробка текстових файлів за допомогою фільтрів. Редактор sed
Лабораторна робота № Організація файлової системи в unix. Команди для роботи файлами в Unix (Linux)
Лабораторна робота №16-Б. Перехідні процеси в послідовному колі r-l-c iconРеферат на тему : «Бізнес-процеси підприємства»
Але стани, в яких перебуває система, викликані певними діями в результаті процесу. У свою чергу стани викликають подальші дії, що...
Лабораторна робота №16-Б. Перехідні процеси в послідовному колі r-l-c iconЛабораторна робота № Експериментальні дослідження тригерів у програмах...
Лабораторна робота № Експериментальні дослідження тригерів у програмах Electronics Workbench
Лабораторна робота №16-Б. Перехідні процеси в послідовному колі r-l-c iconЛабораторна робота №3 визначення електричної міцності твердих діелектриків
Ціль роботи вивчити процеси в твердих діелектриках при різних видах пробою, ознайомитися з порядком проведення дослідів твердих діелектриків...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Школьные материалы


База даних захищена авторським правом © 2015
звернутися до адміністрації
skaz.com.ua
Головна сторінка