ВоронинаЛаб14

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Лабораторная работа №14

Колебательный переходный процесс в цепи второго порядка

Вариант 4

Исполнитель:
студент группы		5А8В	Воронина Е.А.
Руководитель:
к.т.н., доцент ОЭЭ ИШЭ			Шандарова Е.Б.

Томск 2020

Цель работы. Экспериментальное исследование колебательного переходного процесса в цепи с последовательным соединением R, L, C при включении ее на постоянное напряжение.

Схемы электрических цепей

Рис. 15.1.

Таблица 15.1.

Вариант		1	2	3	4		5		6		7	8		9		10
E	В	300	350	400		550		600		70	80		90		100	120
L	мГн	10	10	40		40		40		40	100		100		140	200
C	мкФ	0,47	1	0,1		0,22		0,47		1	0,1		0,22		0,1	0,1
R	Ом	22	22	100		100		100		100	220		220		150	220

Программа работы

1. Собрать цепь по схеме рис. 15.1, параметры которой соответствуют варианту (табл. 15.1). Значения L, C, R внести в табл. 15.2.

2. Скопировать осциллограмму тока в цепи.

3. По осциллограмме определить период свободных колебаний Tсв и постоянную времени огибающей _св а также амплитуды тока в первом и втором периодах I1m , I2m . Оценить декремент колебания Δ по формуле (15.10) и логарифмический декремент θ по формуле (15.9). Значения всех перечисленных величин внести в табл. 15.2.

4. Вычислить коэффициент затухания δ = τсв^-1, угловую частоту свободных колебаний ωсв = 2π/Tсв (с^-1), а также постоянную интегрирования A = Е / (ωсвL). Результаты вычислений внести в табл. 15.2 и записать в числах формулу (15.5) для расчета тока при колебательном процессе.

5. Рассчитать по этой формуле значения тока в моменты времени t = 0; Tсв /4; Tсв /2; 3Tсв /4; Tсв и построить расчетную кривую в одних осях с осциллограммой.

Таблица 15.2

Параметры цепи	E=550В	L=40мГн	C=0,22мкФ	Rш=100Ом
Из осциллограмм	Тсв=0,595мс ωсв=10559,97с-1	св=0,8мс δ=1250с-1	I1m=1,0865A I2m=0,517A θ =0,74
Расчет	Тсв=0,593мс ωсв=10586,49с-1	св=0,8мс δ=1250с-1	θ =0,74	Δ=2,1015

Расчёт из осциллограмм:

Расчет:

На рисунке 15.2 представлены графики зависимостей i(t) и i_расчет(t) в одних осях с отмеченными расчетными точками (для i_расчет(t) синие точки).

Рисунок 15.2 – График зависимостей i(t) и i_расчет(t)

6. Рассчитать значение R= R_КР  =426,4Ом, снять осциллограммы тока при значениях сопротивлений R  R_КР и R  R_КР .

Рисунок 15.3 – График зависимости i(t) при R= R_КР

Рисунок 15.4 – График зависимости i(t) при R=200Ом <R_КР

7. Сделать выводы по работе.

Выводы: в данной работе успешно проведено экспериментальное исследование колебательного переходного процесса в цепи с последовательным соединением R, L, C при включении ее на постоянное напряжение. Также были получены осциллограммы тока в цепи экспериментальным и расчетным путем. Погрешность в данном случае не больше 3%. Также были получены графики зависимостей при различных значениях R. Из этих графиков видно, что при R<R_КР наблюдается колебательный процесс. Это связано с тем, что с ростом сопротивления увеличивается коэффициент затухания, так как зависимость прямо пропорциональная.

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.