ВоронинаЛаб11
.docxМИНИСТЕРСТВО 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 №11
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕПЯХ ПЕРВОГО ПОРЯДКА
Вариант 4
Исполнитель:
|
|
||||
студент группы |
|
5А8В |
Воронина Е.А. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Руководитель:
|
|
||||
к.т.н., доцент ОЭЭ ИШЭ |
|
Шандарова Е.Б.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Томск 2020
Цель работы. Исследование переходных процессов в цепях с конденсатором, характеризующихся дифференциальными уравнениями первого порядка.
Схемы электрических цепей
Рис. 12.2.
Таблица 12.1
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
U |
В |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
3 |
4 |
4 |
5 |
6 |
R |
кОм |
100 |
122 |
133 |
147 |
200 |
22 |
22 |
33 |
33 |
47 |
C |
мкФ |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
470 |
470 |
470 |
470 |
470 |
Программа работы
Собрать цепь по схеме рис. 12.2 и определить начальное значение тока переходного процесса i(0) (ключ K2 замкнут, переключатель К1 в положении 1). Записать в табл. 12.2 при t=0 это значение тока для заряда конденсатора, и с противоположным знаком – для разряда.
Определить временные зависимости напряжения на конденсаторе и тока в цепи в переходных режимах зарядки и разрядки конденсатора. Результаты измерений внести в табл. 12.2. до 5.
Таблица 12.2
Результаты расчета |
|||||
Заряд |
Разряд |
||||
t |
i |
uc |
t |
i |
uc |
c |
мкА |
В |
c |
мкА |
В |
0 |
88.4 |
0 |
0 |
-88.4 |
13 |
|
32.5 |
8.22 |
|
-32.5 |
4.78 |
2 |
11.96 |
11.24 |
2 |
-11.96 |
1.76 |
3 |
4.4 |
12.35 |
3 |
-4.4 |
0.65 |
4 |
1.62 |
12.76 |
4 |
-1.62 |
0.24 |
5 |
0.595 |
12.91 |
5 |
-0.595 |
0.09 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примеры расчёта:
Заряд конденсатора:
Разряд конденсатора:
Построим по данным п.2 кривые i(t) и uC (t). Графически определим постоянную времени для каждой кривой.
Заряд конденсатора:
расчетные и экспериментальные кривые i(t) и uC (t) в одних осях. Расчетные значения тока и напряжения обозначены точками соответственно красного и синего цвета.
Из графиков постоянные времени равны
( i(t))= 30 – 15,3 = 14.7с
( u(c) )= 44,7-30 = 14.7с
Разряд конденсатора:
расчетные и экспериментальные кривые i(t) и uC (t) в одних осях. Расчетные значения тока и напряжения обозначены точками соответственно красного и синего цвета.
Из графиков постоянные времени равны
( i(t))= 141.8 - 125.1 = 14.7с
( u(c) )= 144.7-130= 14.7с
Среднее значение постоянной времени
ср= 14.7с
Вычислим постоянную времени =RC и сравним полученное значение со средним значением в п.3.
Погрешность:
Выводы: в данной работе успешно исследованы переходные процессы в цепях с конденсатором, характеризующихся дифференциальными уравнениями первого порядка. Были получены значения для i(t) и u(c) расчетными и экспериментальными путями. Также построены осциллограммы переходных процессов, представляющие собой экспоненциальные кривые. Значения, полученные расчетными и экспериментальными путями, совпадают с погрешностью в 0%. Следовательно, были подтверждены законы коммутации, а именно: ток на конденсаторе при переходном процесс может изменяться скачком, а напряжение на конденсаторе только плавно.
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.