Frisk_3_tom-37-118

Рис. 23

Запустите построение, нажав кнопку Run.

На экране появиться графики зависимости модуля тока от частоты.

Замечание. Если кривая не появилась, то на клавиатуре нажмите клавишу F9 и

убедитесь, что все величины для построения графика введены правильно. Нажмите вновь кнопку Run.

Данный график занесите в соответствующий раздел отчета. Отметьте на графике величину тока при f=fГР.

Для точного определения величины модулей тока от частоты на клавиатуре нажмите одновременно клавиши <Shift+Ctrl+X>. В появившейся форме Go To X введите величину частоты (рис. 19). Полученные данные величин тока занесите в таблицу 1.

4.3.4Построение зависимости модуля напряжения на резисторе от частоты

Получите зависимость модуля напряжения на резисторе от частоты

|UR|=MAG(V(R1)).

На клавиатуре нажмите клавишу F9. На экране появиться окно AC Analysis Limits, в

котором задайте параметры построения требуемого графика так, как показано на рис. 24.

Рис. 24

67

Запустите построение, нажав кнопку Run.

На экране появиться графики зависимости модуля напряжения от частоты.

Замечание. Если кривая не появилась, то на клавиатуре нажмите клавишу F9 и

убедитесь, что все величины для построения графика введены правильно. Нажмите вновь кнопку Run.

Данный график занесите в соответствующий раздел отчета. Отметьте на графике величину тока при f=fГР.

Для точного определения величины модулей напряжения от частоты на клавиатуре нажмите одновременно клавиши <Shift+Ctr+X>. В появившейся форме Go To X введите величину частоты (рис. 19). Полученные данные величин тока занесите в таблицу 1.

4.3.5Построение зависимости резистивного сопротивления от частоты

Получите зависимость резистивного сопротивления (резистивной части входного

комплексного сопротивления) от частоты

R=Re(ZBX)=Re(-1*V(V1)/I(V1)).

На клавиатуре нажмите клавишу F9. На экране появиться окно AC Analysis Limits, в

котором задайте параметры построения требуемого графика так, как показано на рис. 25.

Рис. 25

Данный график занесите в соответствующий раздел отчета. Убедитесь, что резистивное сопротивление равно R1.

4.3.6Построение зависимости индуктивного сопротивления от частоты

Получите зависимость индуктивного сопротивления катушки (реактивной части

входного комплексного сопротивления) от частоты

XL=Im(ZBX)=Im(-1*V(V1)/I(V1)).

На клавиатуре нажмите клавишу F9. На экране появиться окно AC Analysis Limits, в

котором задайте параметры построения требуемого графика так, как показано на рис. 26.

68

Рис. 26

Запустите построение, нажав кнопку Run.

На экране появиться график зависимости индуктивного сопротивления катушки от частоты.

Замечание. Если кривая не появилась, то на клавиатуре нажмите клавишу F9 и

убедитесь, что все величины для построения графика введены правильно. Нажмите вновь кнопку Run.

Данный график занесите в соответствующий раздел отчета. Отметьте на графике величину индуктивного сопротивления при f=fГР.

Для точного определения величины индуктивного сопротивления от частоты на клавиатуре нажмите одновременно клавиши <Shift+Ctrl+X>. В появившейся форме Go To X

введите величину частоты (рис. 19). Полученные данные величин реактивного сопротивления катушки занесите в таблицу 1.

4.3.7Построение зависимости модуля напряжения на катушке от частоты

Получите зависимость модуля напряжения на резисторе от частоты

|UL|=MAG(V(L1)).

Данный график занесите в соответствующий раздел отчета. Отметьте на графике величину индуктивного сопротивления при f=fГР.

Для точного определения величины напряжения на катушке от частоты на клавиатуре нажмите одновременно клавиши <Shift+Ctrl+X>. В появившейся форме Go To X введите величину частоты (рис. 19). Полученные данные величин напряжения на катушки занесите в таблицу 1.

69

5 Обработка результатов машинного эксперимента

Сравнить полученные графики и данные с графиками и данными, полученными в

предварительном расчете. Сделать выводы по каждому пункту исследования.

6 Вопросы для самопроверки

1.Какая частота называется граничной для RL-цепи?

2.Каково значение модуля входного сопротивления RL-цепи на граничной частоте?

3.Каково значение аргумента входного сопротивления RL-цепи на граничной частоте?

4.К чему стремиться модуль тока RL-цепи при увеличении частоты?

5.Чему равен модуль входного сопротивления RL-цепи при частоте равной нулю?

7 Содержание отчета

Отчет оформляется (ГОСТ 7.32-2001) в формате MS Word. Шрифт Times New Roman 14, 1,5 интервала.

Для защиты лабораторной работы отчет должен содержать следующий материал:

титульный лист; цель работы; результаты предварительного расчета и машинного эксперимента; графики исследуемых зависимостей; выводы. К отчету должны быть приложены в напечатанном виде вопросы для самопроверки и краткие ответы на них.

8Литература

1.Фриск В.В. Основы теории цепей. –М.: РадиоСофт, 2002. - 288 с.

2.Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей. –М.: Радио и связь,

2003. - 592 с.

Лабораторная работа № 32

Исследование пассивных цепей при гармоническом воздействии на постоянной частоте

1 Цель работы

С помощью программы Micro-Cap исследовать электрический режим конденсатора и катушки индуктивности в цепях гармонического тока. Сравнить полученные характеристики с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путем.

70

2 Задание для самостоятельной подготовки

Изучить основные положения ТЭЦ о частотных характеристиках электрических цепей о

комплексных сопротивлениях RC- и RL-цепей стр. 72-76 [1], стр. 83-86 [2] и стр. 33-40 [3].

Познакомится с возможностями схемотехнического моделирования [4]. Выполнить

предварительный расчет, письменно ответить на вопросы для самопроверки.

3 Предварительный расчет

3.1 Рассчитать в алгебраической форме комплексное сопротивление конденсатора ZC (рис. 1), определить его полное сопротивление |ZC| (модуль) и аргумент arg|ZС| (фазу) на пяти частотах 1, 2, 3, 4 и 5 кГц, если С=38,7 нФ.

Рис. 1 Построить векторную диаграмму. Полученные величины занести в таблицу 1 предварительного расчёта.

3.2 Рассчитать в алгебраической форме комплексное сопротивление ZRC RC-цепи (рис. 2) для пяти частот 1, 2, 3, 4 и 5 кГц, определить его полное сопротивление и аргумент, если R=3 кОм,

С=38,7 нФ.

Рис. 2 Построить векторную диаграмму. Полученные величины занести в таблицу 2 предварительного расчёта.

3.3 Рассчитать напряжения на конденсаторе U2=U2ej , если U1=0,707ej0 на частотах 1, 2, 3, 4 и 5 кГц, определить его модуль и фазу (рис.3).

Рис. 3

Записать комплексное напряжение U2 в экспоненциальной форме. Полученные данные занести в таблицу 3 предварительного расчёта.

Таблица 3

3.4 Рассчитать в экспоненциальной форме комплексное сопротивление катушки индуктивности ZL (рис. 4) для пяти частот 1, 2, 3, 4 и 5 кГц, определить её полное сопротивление и аргумент, если L=31 мГн.

Рис. 4 Построить векторную диаграмму. Полученные величины занести в таблицу 4 предварительного расчёта.

3.5 Рассчитать в алгебраической форме комплексное сопротивление ZRL RL-цепи (рис. 5) для пяти частот 1, 2, 3, 4 и 5 кГц, определить его полное сопротивление и аргумент, если R=3 кОм,

L=31 мГн.

Рис. 5

Построить векторную диаграмму. Полученные величины занести в таблицу 5 предварительного расчёта.

3.6 Рассчитать напряжения на катушке индуктивности U2=U2ej , если U1=0,707ej0 для пяти частот 1, 2, 3, 4 и 5 кГц, определить его модуль и фазу (рис. 6).

Рис. 6

Записать комплексное напряжение U2 в экспоненциальной форме. Полученные данные занести в таблицу 6 предварительного расчёта.

Таблица 6

73

4 Порядок выполнения работы

Комплексное сопротивление двухполюсника можно рассчитывается следующим образом

где

R=Re(Z) – резистивное сопротивление двухполюсника;

X=Im(Z)= – реактивное сопротивление двухполюсника,

|Z|=Z – модуль комплексного сопротивления двухполюсника;

=arg[Z] – аргумент (фаза) комплексного сопротивления двухполюсника; =2 f – угловая частота;

f – частота;

j 1 – мнимая единица.

Для С-цепи

X L L – индуктивное сопротивление катушки.

Закон Ома для комплексных величин

I UZ – комплексный ток;

U Z I – комплексное падение напряжения;

74

4.1 Запуск программы схемотехнического моделирования Micro-Cap

Включить ЭВМ и запустить программу Micro-Cap

C:\MC10DEMO\mc10demo.exe или

ПУСК\Все программы\Micro-Cap 10 Evaluation\Micro-Cap 10 Evaluation.

В появившемся окне Micro-Cap Evaluation Version (рис. 7) собрать исследуемую схему

(рис. 1).

Рис. 7

4.2 Сборка C-цепи

Собрать схему с источником синусоидального напряжения и конденсатором (рис. 1).

4.2.1 Ввод источника синусоидального напряжения

Ввести источник V1 синусоидального напряжения (Sin Source) с амплитудой

Um E 2 0.9 2 1,27 B (A=1.27V), частотой f=6 кГц (F=6k).

Откройте меню Component\Analog Primitives\Waveform Sources и выберите Sin Source

(рис. 8).

75

Рис. 8

Курсор примет форму графического изображения источника (круг со стрелкой).

Поместите его на рабочее окно.

Зафиксируйте это положение, щелкнув левой клавишей мыши. Появиться окно Sin Source. Введите 1V в окне Value, F=6k, A=1.27, RS=0.01. Остальные значения равными нулю

(рис. 9).

76