§ 6.4. Методические указания к экспериментальному исследованию №2 модуля 6

Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях с двумя реактивными элементами

Цель работы – изучение экспериментальных методов анализа переходных процессов в линейных электрических цепях с двумя реактивными элементами.

Программа работы

1. Выполнить индивидуальную расчетную часть.

2. Исследовать характер переходного процесса в электрической цепи с двумя реактивными элементами при различных значениях постоянной времени цепи.

Описание лабораторной установки

В работе исследуется переходные процессы в электрической цепи с последовательным соединением резистора R, индуктивности L , конденсатора C (рисунок 6.7). В качестве резистора используется магазин сопротивлений МСР-60М.

Рисунок 6.7 – Исследуемая электрическая цепь R-L-C.

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 6.8).

Рисунок 6.8 – Электрическая схема исследуемой цепи

При проведении эксперимента осциллограф PS синхронизируется синхроимпульсами с выхода СИ генератора импульсов по положительному фронту напряжения, которое приведено на рисунке 6.9.

Рисунок 6.9 – Форма выходных импульсов генератора импульсов

Порядок выполнения индивидуальной расчетной части

Определить постоянную времени цепи и величину сопротивления резистора при критическом режиме переходного процесса R-L-C-цепи. Расчетная электрическая цепь соответствует схеме замещения электрической цепи (рисунок 6.7)

Исходные данные, необходимые для выполнения расчетной части, берутся из таблицы 6.5. Величины с одной звездочкой даны для студентов первой группы потока, с двумя звездочками – для второй.

Таблица 6.5. Исходные данные для расчета

№ стенда	, Ом	, Гн	, мкФ	, мкФ	Катушка №
1	26	0,460	0,5	0,75	7
2	21	0,340	0,5	0,25	2
3	42	0,467	0,5	0,25	3
4	50,3	0,634	1	1,25	11/2 (1)
5	17	0,198	0,5	0,25	4
6	24	0,334	0,25	0,5	5
7	24	0,420	0,75	0,5	6
8	43,4	0,495	0,5	1	12/2 (1)

Все расчетные данные занести в таблицу 6.6.

Таблица 6.6. Расчетные данные

Режим R-L-C цепи
Постоянная времени , мс
Сопротивление резистора , Ом
Название режима		критический

Порядок выполнения экспериментальной части

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

2. Собрать электрическую цепь, соответствующую схеме замещения (рисунок 6.7) 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 критическом режиме R-L-C цепи. Подключить, поочередно, осциллограф к трем участкам исследуемой электрической цепи и зарисовать форму и параметры переходных напряжений.

5. Повторить эксперимент при значениях сопротивления резистора и (таблица 6.6).

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

7. Используя графические результаты экспериментов, записать аналитическое выражение переходного напряжения на конденсаторе цепи для случая .

8. По результатам физического эксперимента сделать выводы.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Определение коэффициентов уравнения переходного напряжения на элементах R-L-C цепи при колебательном переходном процессе.

1. Уравнение переходного напряжения имеет вид: