Лабораторная №16

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ»

Инженерной школы энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Лабораторная работа №16

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Вариант 8

Исполнитель:
студент группы 5А8Д					Нагорнов А.В.
Руководитель:
к.т.н., доцент ОЭЭ ИШЭ				Колчанова В. А.

Томск 2020

Цель работы: Научиться осциллографировать характеристики нелинейных элементов для мгновенных значений и определять по ним форму тока при воздействии гармонического напряжения.

Схемы электрических цепей.

В работе используется электрическая цепь, которая показана на рис.1

Рисунок 1

Цепь питается от сети переменного тока, напряжение на выходе которой контролируется вольтметром V. Амперметры измеряют среднее и действующее значения тока через резистор. U и I – показания электромагнитного вольтметра и электродинамического амперметра

Таблица 1

Вариант		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U	В	100	90	80	70	95	85	75	125	150	140

Подготовка к работе

1. Если в статической характеристике датчика строится зависимость только между значениями выходной величины Y и входной величины X, то в динамической характеристике датчика участвует также и параметр времени /, и такая характеристика представляет собой зависимость вида Y— Y(t).

Статическое сопротивление характеризует свойства нелинейного элемента в режиме неизменного тока, а дифференциальное — при малых отклонениях тока от установившегося значения.

2. При графическом расчете электрической цепи с последовательно соединенными нелинейным резистором R и диодом с вольт-амперными характеристиками I(U1) и I(U2) строят вольт-амперную характеристику всей цепи I(U), где U = U1+U2, абсциссы точек которой находят суммированием абсцисс точек вольт-амперных характеристик нелинейных резисторов с равными ординатами.

3.

4.

.

Программа работы

1. При заданном напряжении источника U, перерисовать снятые осциллограммы в отчет, расположив их как на рис. 15.1 в методичке. Построить ВАХ i(u). Убедиться, что с помощью кривой i(u) можно по воздействию u(t) найти реакцию i(t). Сравнить с вольтамперной характеристикой, полученной при помощи осциллографа. При этом амплитуду входного напряжения выбрать в соответствии с вариантом из табл. 1.

2. Показания приборов внести в табл. 2.

3. Разложить кривую i(t) в гармонический ряд и построить ее амплитудно-частотный спектр. Для этого воспользоваться командой главного меню Fourier – спектральный анализ Фурье (по пути Analysis<Fourier). В открытом диалоговом окне выполнить установки согласно рис. 15.3 методички и нажать кнопку Simulate. По амплитудно- частотному спектру измерить амплитуды пяти результативных гармоник.

4. Вычислить среднее и действующее значения выпрямленного тока и сравнить с показаниями амперметров.

i(t)  I₀  I_1m sint  I_2m sin 2t  I_3m sin 3t ... ,

I₀ – постоянная составляющая (среднее значение),

5. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы по работе.

Выполнение лабораторной

1. Снимем осциллограмму при заданном напряжении.

Рисунок 2

Построим ВАХ i(u) и с её помощью построим зависимость

Рисунок 3

2. Показания приборов внесём в табл. 2.

3. Разложим кривую в гармонический ряд и построим её амплитудно-частотный сектор.

Рисунок 4

Измеряем амплитуды пяти результативных гармоник:

– среднее значение тока;

4.

действующее значение тока.

Таблица 2

Экспериментальные данные					Результаты расчёта
U	Iэд	Iмэ	R	I1m		I2m	I4m	I	I0
В	мА	мА	Ом	мА		мА	мА	мА	мА
125	56,01	67,57	1	87,6		37,2	7,3	68,21	55,8

Выводы:

Научились осциллографировать характеристики нелинейных элементов для мгновенных значений и определять по ним форму тока при воздействии гармонического напряжения.

Действующее значение тока равно значению, считываемому амперметром с переменного тока с погрешностью . Действительное значение тока равно экспериментально снятому с амперметра постоянного тока с погрешностью .

Литература

1. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов / К.С.Демирчян, Л.Р.Нейман, Н.В.Коровкин. – 5-е изд. – СПб.: Питер, 2009. – (Учебник для вузов). Т. 2. – 2009. – 432 с.

2. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник для бакалавров / Л.А.Бессонов. – 11-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2012. – 701 с.

3. Основы теории цепей / Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. М.: Энергоатомиздат, 1989. – 528 с.