§ 6.3. Методические указания к экспериментальному исследованию №1 модуля 6

Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях с одним реактивным элементом

Цель работы – изучение экспериментальных методов анализа переходных процессов в линейных электрических цепях с одним реактивным элементом.

Программа работы

1. Выполнить индивидуальную расчетную часть.

2. Исследовать характер переходного процесса в электрической цепи с одним реактивным элементом при различных значениях постоянной времени цепи.

Описание лабораторной установки

В работе исследуется переходные процессы в электрических цепях с индуктивностью L (рисунок 6.3) и конденсатором C (рисунок 6.4). В качестве резистора используется магазин сопротивлений МСР-60М.

Рисунок 6.3 – Исследуемая электрическая цепь с катушкой индуктивностью.

Рисунок 6.4 – Исследуемая электрическая цепь с конденсатором.

Для того, чтобы исследуемые переходные процессы можно было наблюдать с помощью осциллографа, к зажимам ab исследуемой цепи подключается генератор прямоугольных импульсов, следующих с частотой 50 Гц. Так как напряжение генератора симметрично относительно оси абсцисс, то можно считать, что переходной процесс возникает из-за подключения на входе исследуемой цепи источников постоянной ЭДС +E и –E (рисунок 6.5).

Рисунок 6.5 – Электрическая схема исследуемой цепи

При проведении эксперимента осциллограф PS синхронизируется синхроимпульсами с выхода СИ генератора импульсов по положительному фронту напряжения, которое приведено на рисунке 6.6.

Рисунок 6.6 – Форма выходных импульсов генератора импульсов

Порядок выполнения индивидуальной расчетной части

Определить постоянную времени цепи и величину сопротивления резистора в переходном процессе. Расчетная электрическая цепь соответствует схеме замещения электрической цепи (рисунок 6.3 или рисунок 6.4)

Исходные данные, необходимые для выполнения расчетной части, берутся из таблицы 6.3. Величины с одной звездочкой даны для студентов первой группы потока, с двумя звездочками – для второй.

Таблица 6.3. Исходные данные для расчета

№ стенда	, Ом	, Гн	, Ом	, Гн	, мкФ	, мкФ	Катушка №
1	26	0,460	-	-	-	10	7
2	-	-	21	0,340	14		2
3	42	0,467	-	-	-	16	3
4	-	-	50,3	0,634	20	-	11/2 (1)
5	17	0,198	-	-	-	22	4
6	-	-	24	0,334	26	-	5
7	24	0,420	-	-	-	30	6
8	-	-	43,4	0,495	32	-	12/2 (1)

Все расчетные данные занести в таблицу 6.4.

Таблица 6.4. Расчетные данные

Длительность импульса
Постоянная времени , мс
Сопротивление резистора , Ом
Примечание

Порядок выполнения экспериментальной части

1. Ознакомиться с оборудованием и измерительными приборами, необходимыми для проведения эксперимента.

2. Собрать электрическую цепь, соответствующую схеме замещения (рисунок 6.3 или рисунок 6.4) и показать её преподавателю.

3. Подключить к выходу генератора импульсов осциллограф и настроить его так, чтобы на экране наблюдался один период прямоугольного импульса. Полярность соответствует смене полярности от –Е к +Е. Зарисовать форму и параметры прямоугольного импульса.

4. Выставить значение сопротивления резистора R при . Подключить, поочередно, осциллограф к двум участкам исследуемой электрической цепи и зарисовать форму и параметры переходных напряжений.

5. Повторить эксперимент при разных значениях сопротивления резистора R, соответствующих случаям при , и (таблица 6.4).

6. Полученные в каждом опыте кривые напряжения перенести в отчет модуля. Убедиться, что выполняются законы Кирхгофа и законы коммутации.

7. Используя графические результаты экспериментов, записать аналитические выражения переходных напряжений на элементах цепи для случая (рисунок 6.3 или рисунок 6.4). Сравнить полученную постоянную времени с расчетной.

8. По результатам физического эксперимента сделать выводы.