Лабораторная работа №4ит

Определение соотношений между эффективными и амплитудными значениями переменного напряжения

Цель работы: приобретение практических навыков работы с измерительным комплексом EWB, изучение зависимостей между различными значениями переменного напряжения.

Краткие теоретические сведения

а)

б)

в)

Рисунок 4.1

Электрические колебания периодических сигналов характеризуются следующими параметрами напряжений:

пиковое (амплитудное) значение – максимальное значение напряжения (U_м) за время измерения или период колебания. Если кривая напряжения имеет две полуволны, которые неодинаковы и по длительности, и по амплитудному значению, то вводится понятие о двух пиковых значениях – как для положительной полуволны (U_м+), так и для отрицательной полуволны (U_м-);

29

средневыпрямленное значение (U_c) – среднее значение (постоянная составляющая) переменного напряжения на выходе выпрямителя:

. (4.1)

Различают однополупериодное и двухполупериодное выпрямление (рис.4.1). Соответственно значение U_c во втором случае будет больше (рис.4.1, в). Для синусоидального сигнала средневыпрямленное значение составляет:

– при однополупериодном выпрямлении U_с =0,319U_м ;

– при двухполупериодном выпрямлении U_с =0,637U_м .

Среднеквадратическое значе­ние (U) – значение пере­менного на­пря­жения, определяе­мое сред­неквадра­тичной вели­чиной его мгновенных значений (для синусоидального переменного напряжения сред­неквадра­тическое значение называют действующим либо эффективным):

. (4.2)

Действующее значение переменного напряжения численно равно такому значению постоянного напряжения, при котором выделяется то же количество тепловой энергии, что и при действии сравниваемого переменного напряжения за один и тот же отрезок времени. Для синусоидального сигнала действующее значение переменного напряжения составляет U=0,707U_м .

Между амплитудными, средневыпрямленными и эффективными значениями имеются зависимости, определяемые через коэффициенты амплитуды k_A и формы k_ф :

k_A =U_м/U, k_ф =U/U_ср.в.

Вольтметры и амперметры переменного тока чаще всего градуируют в эффективных (действующих) значениях. Однако применяются также приборы пиковых (амплитудных) и средневыпрямленных значений.

При оценке переменного сигнала различной формы часто используют понятия «cкважность» и «коэффициент заполнения». Эти величины характеризуют соотношение между длительностями отдельных участков переменного сигнала и являются обратными друг другу.

Прямое измерение интересующего па­раметра переменного напряжения воз­можно только при наличии в приборе преобразователя соответствующего типа. Со­ответственно, разли­чают преобразовате­ли, реагирующие на пиковые, средневы­прямленные или среднеквадратические значения.

Порядок выполнения работы

1. Установить (задать на лицевой панели EWB) выходное напряжение функционального генератора, равное 100 мB. Форма напряжения – синусоидальная (задается по умолчанию).

2. С помощью осциллографа определить соотношение между эффективным и амплитудными значениями переменного напряжения. Выходное напряжение генератора контролировать мультиметром.

3. Повторить п.2 и 3 для значений 1, 5 и 10 В.

4. Повторить п.2-4 для сигналов треугольной и прямоугольной формы переменного напряжения. Коэффициент заполнения выбрать равным 50 %.

5. Результаты измерений и полученные осциллограммы занести в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 – Результаты измерений

№ опыта	U, В	Uм, В	kA	Осциллограммы

Контрольные вопросы

1. Какими значениями напряжений характеризуются колебания периодических сигналов?

2. Какая форма периодического сигнала переменного напряжения получила наибольшее распространение в электроэнергетике? Чем это объясняется?

3. Какими выражениями определяются эффективное и средневыпрямленное значения переменного напряжения?

4. Каким соотношением временных параметров характеризуется меандр?