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 №32

по дисциплине

«Электротехника»

на тему

Исследование пассивных цепей при гармоническом воздействии на постоянной частоте

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

Исходные данные

f = 1, 2, 3, 4, 5 кГц – частота;

С = 38,7 нФ = 38,7 ∙ 10^-9 Ф – ёмкость конденсатора;

R = 3029 Ом – сопротивление резистора;

L = 31 мГн = 0,031 Гн – индуктивность катушки;

Расчётные формулы

Z = Re(Z) + jIm(Z) = R + jX = ∙ = Z ∙ , где

R = Re(Z) – резистивное сопротивление двухполюсника;

X = Im(Z) – реактивное сопротивление двухполюсника;

= Z – модуль комплексного сопротивления двухполюсника;

= arg[Z] – аргумент (фаза) комплексного сопротивления двухполюсника;

– угловая частота;

f – частота;

– мнимая единица.

Для С-цепи:

Z_C = -jX_C = – комплексное сопротивление конденсатора;

X_C = – ёмкостное сопротивление конденсатора.

Для L-цепи:

Z_L = jX_L = – комплексное сопротивление катушки;

X_L = – индуктивное сопротивление катушки.

Закон Ома для комплексных величин:

– комплексный ток;

U = Z ∙ I – комплексное падение напряжения;

U_L = ∙ I = – комплексное напряжение на катушке;

U_C = ∙ I = – комплексное напряжение на конденсаторе.

1. Предварительный расчёт

Проведём предварительный расчёт и построим графики в программе Scilab.

Рисунок 1 – Исходные данные, вычисление и вывод модуля комплексного сопротивления конденсатора, построение графика

Рисунок 2 – График зависимости модуля комплексного сопротивления конденсатора

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

Рисунок 4 – График зависимости фазы комплексного сопротивления от частоты

Рисунок 5 – Вычисление и вывод модуля комплексного сопротивления RC-цепи, построение графика

Рисунок 6 График зависимости модуля комплексного сопротивления RC-цепи от частоты

Рисунок 7 – Вычисление и вывод фазы комплексного сопротивления RC-цепи на резисторе, построение графика

Рисунок 8 – График зависимости фазы комплексного сопротивления RC-цепи от частоты

Рисунок 9 – Вычисление и вывод модуля комплексного напряжения RC-цепи, построение графика

Рисунок 10 – График зависимости модуля комплексного напряжения RC-цепи от частоты

Рисунок 11 – Вычисление и вывод фазы комплексного напряжения RC-цепи, построение графика

Рисунок 12 – График зависимости фазы комплексного напряжения RC-цепи от частоты

Рисунок 13 – Вычисление и вывод модуля комплексного сопротивления L-цепи, построение графика

Рисунок 14 – График зависимости модуля комплексного сопротивления L-цепи от частоты

Рисунок 15 – Вычисление и вывод фазы комплексного сопротивления L-цепи, построение графика

Рисунок 16 – График зависимости фазы комплексного сопротивления L-цепи от частоты

Рисунок 17 – Вычисление и вывод фазы комплексного сопротивления L-цепи, построение графика

Рисунок 18 – График зависимости модуля комплексного сопротивления RL-цепи от частоты

Рисунок 19 – Вычисление и вывод фазы комплексного сопротивления

RL-цепи, построение графика

Рисунок 20 – График зависимости фазы комплексного сопротивления RL-цепи от частоты

Рисунок 21 – Вычисление и вывод модуля модуля комплексного напряжения RL-цепи, построение графика

Рисунок 22 – График зависимости модуля комплексного напряжения RL-цепи от частоты

Рисунок 23 – Вычисление и вывод модуля фазы комплексного напряжения RL-цепи, построение графика

Рисунок 24 – График зависимости фазы комплексного напряжения RL-цепи от частоты

Рисунок 25 – Вывод комплексных величин, которые должны быть представлены в алгебраической форме по заданию

Рисунок 26 – Векторные диаграммы комплексных сопротивлений конденсатора и катушки индуктивности в, соответственно,

C-, RC-, L- и RL-цепях