Контрольные вопросы

1. В каких случаях возникают переходные процессы?

2. Какие соотношения существуют между переходными, принужденными и свободными токами и напряжениями?

3. Как формулируются законы коммутации?

4. Что называют постоянной времени электрической цепи? Какие существует способы ее определения?

5. Куда расходуется энергия при разрядке конденсатора?

Лабораторная работа №2 Экспериментальное определение а-параметров четырехполюсника

Цель работы: экспериментальное определение А параметров четырехполюсника в установившемся режиме синусоидальных токов и напряжений; определение параметров схемы замещения четырехполюсника.

Краткие теоретические сведения

Четырехполюсником называется электрическая цепь, в которой выделены два входных и два выходных зажима (порта). Направления токов и напряжений на входе U₁, I₁ и на выходе U₂, I₂ указаны на рисунке 8.

Уравнения пассивного четырехполюсника в форме А имеют вид:

(8)

Выполняется равенство

Рисунок 8. Схема замещения четырехполюсника

Достоинством представления уравнений четырехполюсника в форме А является простота определения его параметров опытным путем. Достаточно провести опыты, в которых измеряемые напряжения и токи относятся к одной паре зажимов. В опытах холостого хода и короткого замыкания при питании со стороны зажимов 1-1' измеряются действующие значения напряжения, тока и угол сдвига фаз между ними. Комплексные сопротивления рассчитываются по выражениям:

(9)

В этих выражениях индекс 1x относится к величинам опыта холостого хода, а 1k -короткого замыкания.

При обратном включении четырехполюсника (напряжение u₁ на зажимах 2-2') определяются комплексные сопротивления:

(10)

Параметры А четырехполюсника находятся по выражениям:

(11)

Пассивный четырехполюсник можно заменить эквивалентной схемой замещения, содержащей три комплексных сопротивления. На рисунке 9 приведена Т-образная схема замещения.

Рисунок 9. Т-образная схема замещения четырехполюсника

Сопротивления схемы замещения выражаются через А параметры четырехполюсника:

(12)

Схема замещения обычно не реализуется физическими элементами, а используется как расчетная.

Приборы и техничнские средства

В лабораторной работе источником синусоидального напряжения является модуль ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Рекомендуемое значение частоты 100...300 Гц. Измерения выполняются компьютерным измерительным комплексом. Ввод данных в компьютер выполняет блок ВВОД-ВЫВОД. Вход 1 и Вход 2 при их совместном использовании измеряют угол сдвига фаз φ между мгновенными значениями синусоидальных напряжения и и тока i. При емкостном характере цепи в окне φ на экране монитора появляется величина угла больше +270 . В этом случае φ = (величина угла на экране -360°). Например: на экране монитора угол 320°, φ = (320°-360") =-40°. Четырехполюсник собирают из элементов блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ и МОДУЛЬ РЕАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. Рекомендуемые значения: сопротивления R₁ =47 или 68 Ом; R₂=47, 68 или 100 Ом; индуктивность L=30, 40, 50 или 60 мГн; конденсатор емкостью С=10 мкФ. Рекомендуемое сопротивление нагрузки R_H =47, 68 или 100 Ом.