МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

"Томский государственный университет систем управления и

радиоэлектроники" (ТУСУР)

Кафедра телекоммуникаций и основ радиотехники

ОТЧЕТ

Лабораторная работа по дисциплине «Теория электрических цепей»

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕПЯХ ВТОРОГО ПОРЯДКА

Выполнил

Студент гр. 122-1

Гуляев Е.И.

«10» октября 2023 г.

Проверил

Старший преподаватель

Ким А.Ю.

«10» октября 2023 г.

2023

ВВЕДЕНИЕ

Цель лабораторной работы:

1)Усвоить основные понятия, связанные с переходным процессом второго порядка (ПП): коммутация, начальные условия, законы коммутации, длительность переходного процесса, постоянная времени.

2)Освоить методику исследования переходных процессов, используя осциллограф USB-лабораторию PCSGU250;

3)Экспериментально проверить выполнение законов коммутации и влияние параметров цепи на длительность и характер переходного процесса в цепях второго порядка.

1 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ВТОРОГО ПОРЯДКА

Для исследования ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕПЯХ ВТОРОГО ПОРЯДКА сначала собирается для исследования напряжения на емкости uc(t);, изображенная на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема для исследования ПП на емкости С.

Рассчитывается Rmin, при котором время переходного процесса T/2 и Rгр:

Где:

частота,

.

Где: емкость конденсатора.

Были получены следующие результаты:

; .

Затем на панели настроек генератора выбирается режим генерации прямоугольных импульсов (положительных, однополярных),

устанавливается частота генератора 50Гц.

С помощью потенциометра устанавливаются различные сопротивления:

R, 3R, Rгр, тем самым изменяется постоянная времени τ цепи. Снимаются следующие значения:

Uc - напряжение на конденсаторе, τ - постоянная времени, N - количество колебаний, T - период колебаний, а также рассчитываются значения Q - добротность контура, - частота колебаний.

Экспериментальные и теоретические параметры представлены в таблице 1.1:

Экспериментально полученная частота колебаний:

Где:

Расчетное значение числа колебаний:

Где:

Экспериментальное значение добротности контура:

Где:

Таблица 1.1 – Результаты измерений для Uc

Значение сопротивления R, Ом	τ э, с	τ р, с	0, рад/с	р, рад/c	Tэ, мс	Nэ	Nр	Qэ	Qр
188	0,03	0,02	4688	5103	1,34	5	6	3,41	5,42
570	0,00058	0,0007	4303	5103	1,46	3	3	2,04	1,79
2048	-	0,001	-	5103	-	0	-	0,68	0,5

N, Q, ω экспериментальные совпадают с расчетными значениями (в пределах погрешности).

Далее собирается схема для исследования напряжения UR(t), представленная на рисунке 1.2:

Рисунок 1.2 – Схема для исследования ПП на сопротивлении R.

Снимаются аналогичные показания для схемы исследования ПП на сопротивлении R и заносятся в таблицу 1.2.

Все значения рассчитываются по формулам 1.3 - 1.6.

Таблица 1.2 - Результаты измерений для Ur

Значение сопротивления R, Ом	τ э, с	τ р, с	0, рад/с	р, рад/c	Tэ, мс	Nэ	Nр	Qэ	Qр
198	0,06	2*10^-4	4487	5103	1.4	6	6	4,09	5,15
570	0,04	7*10^-5	4553	5103	1.38	2	2	1,36	1,79
2048	-	1,9*10^-5	-	5103	-	0	-	0,68	0,5

Сравним осциллограммы UC и UR для разных значений сопротивлений:

Рисунок 1.3 - Графики осциллограмм Uc(t)(слева) и Ur(t)(справа) при R = 198 Ом

Рисунок 1.4 - Графики осциллограмм Uc(t) (слева) и Ur(t) (справа) при R = 570 Ом Рисунок 1.5 - Графики осциллограмм Uc(t) (слева) и Ur(t) (справа) при R = 2048 Ом

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе лабораторной работы были усвоены основные понятия, связанные с переходными процессами (ПП): коммутация, начальные условия, законы коммутации, длительность переходного процесса, постоянная времени.

Освоена методика исследования переходных процессов, используя осциллограф USB-лабораторию PCSGU250.

Экспериментально проверено влияние параметров цепи на длительность и характер переходного процесса в цепях второго порядка – с увеличением сопротивления контура уменьшается время переходного процесса.