Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кубанский государственный технологический университет

Институт информационных технологий и безопасности

Кафедра компьютерных технологий и информационной безопасности

Отчёт

по лабораторной работе №6

Исследование переходных процессов в электрических цепях

по дисциплине

«Электротехника»

Выполнил студент 2 курса

группы 11-ББ-ИБ-3

Благочиннов Е.Д.

Проверил:

профессор Тельнов Г.В.

Краснодар

2013

Цель работы:

1. Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях при наличии одного или двух накопителей энергии.

2. Определить влияние параметров исследуемой цепи на характер переходного процесса.

3. Привить навыки проведения научных исследований и использования электронного осциллографа для исследования быстропротекающих периодических процессов.

Учебные вопросы:

1. Исследование переходного процесса в RC цепях.

2. Исследование переходного процесса в RL цепях.

3. Исследование переходного процесса в последовательной RLС цепи.

1. Исследование переходного процесса в rc цепях

Составим электрическую схему для исследования переходных процессов в RC цепи и подключим её к источнику постоянного напряжения через коммутационный элемент, как показано на рисунке 1.1.

Рис 1.1 Схема для исследования переходного процесса в RC цепи

Пронаблюдаем на экране осциллографа, представленного на рисунке 1.2, переходный процесс в исследуемой цепи до полной развёртки, осуществляя при этом коммутацию ключа (размыкание и замыкание). При замкнутом ключе конденсатор заряжен, значит, при размыкании ключа конденсатор начнёт разряжаться, а так как мгновенно конденсатор разрядиться не может, то возникнет переходный процесс, связанный с разрядкой конденсатора. Если при полной разрядке конденсатора замкнуть ключ, то возникнет переходный процесс, связанный с зарядкой конденсатора.

Для измерения длительности переходного процесса установим курсор «1» в начало изменения сигнала на входе, что соответствует максимальному значению напряжения на конденсаторе. Курсор «2» установим в положение соответствующее 5% от максимального напряжения на конденсаторе. Снимем значение, соответствующее времени окончания переходного процесса (3 ). Рассчитаем теоретическое время окончания переходного процесса по следующей формуле, зная, что постоянная времени :

Максимальное напряжение

5% От максимального напряжения Время окончания переходного процесса

Рис 1.2 Осциллограмма переходного процесса в RC цепи

Как видно из осциллограммы измеренное время окончания переходного процесса практически равно расчётному:

На графическом дисплее (Display Graph), представленном на рисунке 1.3, показаны графические зависимости переходного процесса.

12 В

2,05 с

Постоянная времени

U_m

Изменение напряжения на входе RC цепи

Изменение напряжения на ёмкости

Рис 1.3 Графические зависимости переходного процесса в RC цепи

Зная, что постоянная времени равна , найдём теоретическое значение постоянной времени:

Для измерения постоянной времени подведём курсор «1» в начало изменения сигнала на входе, что соответствует максимальному значению напряжения на конденсаторе, а курсор «2» к точке где напряжение на конденсаторе падает в e раз ( ) и замерим разницу во времени:

Измерив разность во времени между положениями курсоров получим значение приблизительно равное теоретическому:

Проведём аналогичные исследования для различных параметров RC цепей и результаты занесём в таблицу 1.1.

Так как входное параметры источника постоянного напряжения не меняются, то вычислим значения напряжений для установки курсоров (при условии, что конденсатор заряжается и разряжается полностью):

Таблица 1.1

С1, (Ф)	R1, (Ом)	, (с) (расчётное)	, (с) (измеренное)	, (с) (измеренное)
	100	5	14,9	5,01
	500	25	74,9	25,04
	1000	50	150,4	49,8
	100	0,05	0,15	0,055
	500	0,25	0,75	0,255
	1000	0,5	1,51	0,515

Исходя из таблицы видно, что постоянная времени в RC цепях линейно зависит от ёмкости конденсатора и от сопротивления резистора, причём зависимость – прямо пропорциональная. Так как время переходного процесса есть троекратное значение постоянной времени, то оно так же линейно и прямо пропорционально зависит от сопротивления и ёмкости. Чем больше ёмкость и сопротивление, тем больше постоянная времени и, соответственно, время переходного процесса и наоборот.