2.2 Етапи виконання роботи

1. Відкрити файл TRANS.cir в програмі МС, ознайомитися зі способами моделювання трансформатора.

2. Здійснити моделювання за допомогою Transient та AC – аналіза, проаналізувати отримані характеристики.

3. Проаналізувати параметри макромоделей трансформатора та магнітного осердя, використовуючи файл TRANS.cir.

4. Відкрити файл CORE.cir в програмі МС, ознайомитися з моделлю Джілса-Атертона, отримати необхідні характеристики.

2.3 Контрольні питання

1. Класифікація трансформаторів, моделей трансформаторів.

2. Система рівнянь двохобмоточного трансформатора.

3. Зобразити схеми заміщення багатообмоточного трансформатора.

4. Магнітні матеріали. Доменні структури. Гістерезис.

5. Параметри моделі Джілса-Атертона.

6. Моделювання дроселів.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

Тема: Розгалуджувачі струму і напруги. Закони Кірхгофа.

Мета: Отримання навичок аналізу дільників струму і напруги в середовищі програм ECAD, повторення законів Ома та Кірхгофа.

3.1 Основні відомості

Закони Ома (компонентні рівняння) для пасивних двополюсників наведені нижче:

.

Використання законів для реактивних елементів на постійному струмі неможливо, тому в автоматизованому проектуванні приймають значення реактивного опору ємності нескінченно великим, а індуктивності — малим. Таким чином, в DC-аналізі замінюють елемент «ємність» розривом, а елемент «індуктивність» — закороткою [16].

3.1.1 Закони Кірхгофа на постійному струмі формулюються так:

1 Закон: алгебраїчна сума струмів через перетин (у вузлі) дорівнює нулю.

2 Закон: алгебраїчна сума падінь напруг в контурі дорівнює алгебраїчній сумі е.р.с, що діють в контурі.

Перший закон називається ще законом безперервності потоку, другий закон є формою закону збереження енергії.

Ці закони оперують топологічними елементами [8, 14]:

перетин – замкнена область, яка віртуально охоплює частину схеми, кількість перетинів дорівнює кількості незалежних напруг;

контур – замкнене коло (шлях) для протікання струму.

Ідеальні пасивні елементи використовують електромагнітну енергію наступним чином:

• опір розсіює у формі тепла;

• ємність накопичує електростатичну складову (потенційну енергію);

• індуктивність накопичує магнітну складову (кінетичну енергію).

Обидва реактивних елементи обмінюються із генератором енергією двічі за на півперіод змінного струму.

3.1.2 Дільники струму і напруги

В електротехніці та електроніці широко використовують схеми: дільників напруги, струму та мостові [4, 5].

Дільники напруги – це лінійні перетворювачі, у яких вихідна напруга завжди менше (або дорівнює) вхідної.

Простий приклад дільника напруги наведено на рисунку 3.1, а:

а б

Рисунок 3.1 – Схеми для дільника напруги; а – дільник напруги;

б — навантажений дільник

Якщо один з опорів негативний / активний, то можна одержати посилення (U_вых > U_вх).

Дільники напруги бувають:

а) ненавантаженими, його вихідна напруга:

додатковий опір:

.

б) навантаженими, де R₃=R_{н ,} напруга на виході (див. рисунок 3.1,б):

додатковий опір:

в) з керованим виходом (R2 – керований опір, наприклад транзистора).

Мостові схеми (рисунок 3.2, в) застосовуються для вимірювання параметрів електронних ланцюгів, для їх перетворення в електронні сигнали, а також як фільтри.

Мостові схеми використовують для сигналів:

а) постійного струму (для вимірювання опору електронного ланцюга і для перетворення опорів в струм або напругу);

б) змінного струму (для вимірювання або перетворення в електронний сигнал комплексних опорів, а також як фільтри).

Важлива властивість мостових ланцюгів - при певному співвідношенні опорів плечей моста, напруга і струм в його діагоналі сd повністю відсутня при будь-якому значенні джерела живлення Еп.

Вираз для моста постійного струму:

,

де R₃ – регульований опір.

Для моста змінного струму:

Для врівноваження ланцюга постійного струму потрібен тільки один регульований елемент, а в мостах змінного струму – два врівноважуючих елементи (для модуля і аргументу комплексного опору Z).

В врівноваженому мості I₁Z₁ = I₃Z₃, I₂Z₂ = I₄Z₄ .