
4 СЕМ / ТЭЦ_30
.docxМинистерство цифрового развития 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 №30
по курсу «Теория электрических цепей»
на тему: «Моделирование на ЭВМ переходных процессов в цепях первого порядка»
ПОЖАЛУЙСТА ОЗНАКОМЬТЕСЬ с ТЕОРИЕЙ ПО ЛАБЕ ЗАХАРОВ ОЧЕНЬ ХОРОШИЙ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
НЕ ПОДВОДИТЕ МЕНЯ И НЕ РАЗАЧАРОВЫВАЙТЕ ЕГО
Москва 202
Цель работы:
С помощью машинного эксперимента исследовать переходные процессы в цепях первого порядка.
Расчетные формулы:
τRC = R*C
(t)
=
(t)
=
(t)
=
τRL
=
:
i(t)
=
Ход выполнения лабораторной работы
Предварительный расчет
В таблице 1 представлены предварительно рассчитанные значение.
Дано: С1=0,25 мкФ, L1=45мГн
Таблица 1 – По предварительному расчету
По предварительному расчету |
||||||||||
R1, Ом |
20 |
40 |
80 |
160 |
320 |
640 |
1280 |
2560 |
5120 |
|
τR, мкс |
5 |
10 |
20 |
40 |
80 |
160 |
320 |
40 |
1280 |
|
τR, мкс |
2250 |
1120 |
562,5 |
281,25 |
140,625 |
70,31 |
35,156 |
17,58 |
8,79 |
|
Эксперимент
Таблица 2 – Получено экспериментально
Получено экспериментально |
|||||||||
R1, Ом |
20 |
40 |
80 |
160 |
320 |
640 |
1280 |
2560 |
5120 |
τRC,мкс |
5 |
10 |
20 |
40 |
80 |
160 |
320 |
40 |
1280 |
τRL,мкс |
2250 |
1120 |
562,5 |
281,25 |
140,625 |
70,31 |
35,156 |
17,58 |
8,79 |
На рисунке 1 представлена схема RC-цепи
Рисунок 1 - RC-цепь
Принять E1=1 B, R1=160 Ом, С1=0,25 мкФ, t ∈ [0;3τRC]
t, мкс |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,8 |
2 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3 |
Uc,В |
0,181 |
0,329 |
0,451 |
0,550 |
0,632 |
0,698 |
0,734 |
0,834 |
0,864 |
0,889 |
0,907 |
0,923 |
0,939 |
0,950 |
Таблица 3 – Напряжение на конденсаторе
t, мкс |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,8 |
2 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3 |
Uc,В |
0,818 |
0,670 |
0,548 |
0,449 |
0,367 |
0,301 |
0,252 |
0,165 |
0,135 |
0,110 |
0,094 |
0,078 |
0,060 |
0,049 |
Таблица 4 – Напряжение на резисторе
t, мкс |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,8 |
2 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3 |
Uc,В |
0,00511 |
0,00418 |
0,00343 |
0,00280 |
0,00229 |
0,00188 |
0,00157 |
0,00103 |
0,00084 |
0,00069 |
0,00056 |
0,00048 |
0,00038 |
0,00031 |
Таблица 5 – Зависимость тока
На рисунке 2 изображен анализ переходного процесса в RC-цепи
Рисунок 2 - Анализ переходного процесса в RC-цепи
Вывод: чем меньше емкость цепи и больше ее сопротивление, тем меньше постоянная времени и тем быстрее возрастает ток в цепи.
На рисунке 3 представлена схема RL-цепи
Рисунок 3 - RL-цепь
Принять E1=1 B, R1=160 Ом, L1=45 мГн, t ∈ [0;3τRC]
Таблица 6 – Напряжение на катушке
t, мкс |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,8 |
2 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3 |
Uc,В |
0,819 |
0,671 |
0,550 |
0,450 |
0,369 |
0,302 |
0,253 |
0,166 |
0,136 |
0,111 |
0,095 |
0,079 |
0,061 |
0,050 |
Таблица 7 – Напряжение на резисторе
t, мкс |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1,8 |
2 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3 |
Uc,В |
0,181 |
0,329 |
0,451 |
0,550 |
0,632 |
0,698 |
0,734 |
0,834 |
0,864 |
0,889 |
0,907 |
0,923 |
0,939 |
0,950 |
На рисунке 4 изображен анализ переходного процесса в RL-цепи
Рисунок 4 - Анализ переходного процесса в RL-цепи
Вывод: чем больше индуктивность цепи и меньше ее сопротивление, тем больше постоянная времени и тем медленнее спадает ток в цепи.
Контрольные Вопросы:
1. Как по графику рассчитать постоянную времени цепи. Приведите пример.
Ответ:
τ
=
2. Какие цепи называются цепями первого порядка? Приведите пример.
Ответ:
Порядок электрической цепи определяется числом реактивных элементов. Цепь первого порядка (n = 1) включает один реактивный элемент - индуктивность или емкость и любое число резистивных элементов и независимых источников питания.
3. Какой режим называется установившемся? Приведите пример.
Ответ:
Режим называется установившимся, если параметры цепи либо постоянны во времени, либо постоянны по амплитуде токи и напряжения.
Установившимся режимом электрической цепи, подключенной к источнику постоянного напряжения (тока), называется режим, при котором токи и напряжения в отдельных ветвях цепи неизменны во времени
Какой физический смысл постоянной временной цепи?
Ответ:
Физически постоянная времени цепи определяет время, в течение которого свободная составляющая тока или свободная составляющая напряжения в цепи уменьшается в e раз.
Выведите уравнения, с помощью которых рассчитывают входные АЧХ параллельного пассивного колебательного контура.
Ответ:
Выведите уравнения, с помощью которых рассчитывают входные ФЧХ параллельного пассивного колебательного контура.
Ответ:
)
где ω = f ; угловая частота и частота контура соответственно
Напишите выражения, с помощью которых рассчитывают входное и выходное сопротивление четырехполюсника.
О
твет:
Z1 = R1 ; Z2 = R