Добавил:

dr_who Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Московский технический университет связи и информатики

Предмет:

Электротехника

Файл:

Лабы (Мосичев) / Лабораторная работа №31

.docx

Скачиваний:

Добавлен:

04.09.2024

Размер:

1.27 Mб

Скачать

☆

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций российской федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

(МТУСИ)

Кафедра теории электрических цепей

Лабораторная работа №31

по дисциплине

«Электротехника»

на тему

Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения

Выполнил: студент группы БББ0000 факультета ИТ Фамилия И.О.

Проверил: к.т.н. Мосичев А.В.

Москва 2023г.

Цель работы:

С помощью программы Micro-Cap исследовать входные амплитудно-частотные (АЧХ) и фазочастотные (ФЧХ) характеристики RL-цепи. Сравнить АЧХ и ФЧХ, полученные с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путем.

Исходные данные:

= 129 Ом – сопротивление резистора;

= 45 мГн – индуктивность катушки;

= 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 кГц – частоты;

Е = 0,9 В – действующая ЭДС источника гармонического сигнала.

Расчётные формулы:

Модуль и фаза входного сопротивления:

где

– комплексное входное напряжение;

– комплексный входной ток;

U_R = R • I – комплексное напряжение на резисторе;

– мнимая единица;

– угловая частота;

f – частота;

– комплексное напряжение на катушке;

– модуль комплексного входного сопротивления (АЧХ);

– аргумент (фаза) комплексного входного сопротивления (ФЧХ).

С другой стороны, входное сопротивление – это сопротивление со стороны входных зажимов:

, где

Re(Z_BX) = R₁ – резистивное входное сопротивление (равно сопротивлению резистора R₁),

Im(Z_BX) = X_L – реактивное входное сопротивление,

– индуктивное сопротивление катушки L₁.

f_гр= – граничная частота RL-цепи.

Предварительный расчёт

Проведём предварительный расчёт и построим графики в программе Scilab.

Рисунок 1 – Вычисление и вывод модуля входного сопротивления, построение графика

Рисунок 2 – График зависимости модуля выходного сопротивления от частоты

Рисунок 3 – Вычисление и вывод фазы входного сопротивления, построение графика

Рисунок 4 – График зависимости фазы выходного сопротивления от частоты

Рисунок 5 – Вычисление и вывод модуля тока, построение графика

Рисунок 6 – График зависимости модуля тока от частоты

Рисунок 7 – Вычисление и вывод модуля напряжения на резисторе, построение графика

Рисунок 8 – График зависимости модуля напряжения на резисторе от частоты

Рисунок 9 – Вычисление и вывод резистивного сопротивления, построение графика

Рисунок 10 – График зависимости резистивного сопротивления от частоты

Рисунок 11 – Вычисление и вывод индуктивного сопротивления, построение графика

Рисунок 12 – График зависимости индуктивного сопротивления от частоты

Рисунок 13 – Вычисление и вывод модуля напряжения на катушке, построение графика

Рисунок 14 – График зависимости модуля напряжения на катушке от частоты

Рисунок 15 – Вычисление граничной частоты и отношения частоты к граничной частоте для каждого случая

2 Экспериментальный расчёт

В программе Micro-Cap воссоздадим схему цепи, построим графики функций и найдём искомые значения, чтобы сравнить их с предварительными расчётами.

Рисунок 16 – Схема цепи

Рисунок 17 – Экспериментально полученный график зависимости модуля входного сопротивления от частоты

Рисунок 18 – Экспериментально полученный график зависимости фазы входного напряжения от частоты

Рисунок 19 – Экспериментально полученный график зависимости модуля тока от частоты

Рисунок 20 – Экспериментально полученный график зависимости модуля напряжения на резисторе от частоты

Рисунок 21 – Экспериментально полученный график зависимости резистивного сопротивления от частоты

Рисунок 22 – Экспериментально полученный график зависимости индуктивного сопротивления от частоты

Рисунок 23 – Экспериментально полученный график зависимости модуля напряжения на катушке от частоты

Все значения, найденные по точкам на графиках, внесём в единую таблицу вместе с результатами предварительного расчёта (таблица 1).

Таблица 1 – Полученные данные

По предварительному расчёту
f. кГц	f/		, Ом		, Ом		, град.		I, мA		, В		, мВ
2	4.384		565.49		580.01		77.149		1.724		0.222		0.975
4	8.767		1130.97		1138.3		83.493		0.878		0.113		0.994
6	13.151		1696.46		1701.36		85.652		0.588		0.076		0.997
8	17.534		2261.95		2265.62		86.736		0.441		0.057		0.998
10	21.918		2827.43		2830.37		87.388		0.353		0.046		0.999
12	26.302		3392.92		3395.37		87.823		0.295		0.038		0.999
14	30.685		3958.41		3960.51		88.133		0.252		0.033		0.999
Получено экспериментально
f. кГц		, Ом		, Ом		, град.		I, мA		, В		, мВ
2		565		580		77.149		1,724		0,222		0,974
4		1131		1138		83.493		0,878		0,113		0,994
6		1696		1701		85.652		0,588		0,076		0,997
8		2262		2266		86.736		0,441		0,057		0,998
10		2827		2830		87.338		0,353		0,046		0,999
12		3393		3395		87.823		0,295		0,038		0,999
14		3958		3961		88.133		0,252		0,033		0,999

Выводы

В данной работе с помощью программы Micro-Cap мы исследовали входные АЧХ и ФЧХ RL-цепи, сравнили АЧХ и ФЧХ, полученные с помощью программы MicroCap с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путем.

Значения и графики, полученные в ходе эксперимента в Micro-Cap, совпадают с данными, полученными в ходе предварительного расчёта в программе Scilab. Это подтверждает корректность проведённого эксперимента и расчётов.

Вопросы для самопроверки

Какая частота называется граничной для RL-цепи?

Граничной частотой f_гр называется частота, при которой действительная и мнимая части комплексного входного сопротивления равны.

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

На граничной частоте действительная и мнимая части входного сопротивления равны (в чём несложно убедиться, ведь = ωL = 2πfL = 2*3.14*456.244*0.045=129 Ом), следовательно, модуль числа = = = 129* = 182.43 Ом.