лабы / лаба№6потоэ

Ордена Трудового Красного Знамени Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики» (МТУСИ)

Предмет:

Теоретические Основы Электротехники.

Лабораторная работа №30 по теме:

«Моделирование на ЭВМ переходных процессов в цепях первого порядка»

Проверил:

Волков А. С.

Москва 2023

Цель работы:

С помощью машинного эксперимента исследовать переходные процессы в цепях первого порядка.

Формулы:

т_RC = R*C

(t) =

(t) =

(t) =

т_RL = :

i(t) =

Исходные данные:

C₁=0,25 мкФ

L₁=45 мГн

Е₁=1 В

R₁= 160 Ом

t=[0;3т_RL/RC]

Таблица №1:

По предварительному расчёту (C1=0,25 мкФ, L1=45 мГн)
R1, Ом	20	40	80	160	320	640	1280	2560	5120
ТRC, мкс	5	10	20	40	80	160	320	640	1280
ТRL мкс	2250	1125	562,5	281,3	140,6	70,31	35,16	17,58	8,79
По экспериментальным данным
ТRC мкс	5	10	20	40	80	160	320	640	1280
ТRL мкс	2250	1125	563	281	141	70,5	35,2	17,6	8,8

т_RC = R*C = 20 * 0,25*10^-6=5*10^-6 c

т_RL = = c

Таблица №2 для RC-цепи:

C₁=0,25 мкФ

L₁=45 мГн

Е₁=1 В

R₁= 160 Ом

t=[0;3т_RL/RC]

Расчет напряжения на конденсаторе
ТRC, мкс	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2	2,2	2,4	2,6	2,8	3
Uc B	0,18	0,33	0,45	0,55	0,63	0,7	0,73	0,8	0,83	0,86	0,89	0,9	0,92	0,94	0,95
Расчет напряжения на резисторе
UR B	0,82	0,67	0,55	0,45	0,37	0,3	0,25	0,2	0,17	0,14	0,11	0,09	0,08	0,06	0,05
Расчет зависимости тока от времени
I(t) A	0,005	0,004	0,003	0,003	0,002	0,002	0,002	0,001	0,001	0,0008	0,0007	0,0006	0,0005	0,0004	0,0003

Uc(t) = =1*(1- )=0,181

U_R (t) = =1* =0,818

i(t) = = =0,00511

Таблица №3 для RL-цепи:

Расчет напряжения на конденсаторе
ТRC, мкс	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2	2,2	2,4	2,6	2,8	3
UL B	0,82	0,67	0,55	0,45	0,37	0,3	0,25	0,2	0,17	0,14	0,11	0,09	0,08	0,06	0,05
Расчет напряжения на резисторе
UR B	0,18	0,33	0,45	0,55	0,63	0,7	0,73	0,8	0,83	0,86	0,89	0,9	0,92	0,94	0,95
Расчет зависимости тока от времени
I(t) A	0,005	0,004	0,003	0,003	0,002	0,002	0,002	0,001	0,001	0,0008	0,0007	0,0006	0,0005	0,0004	0,0003

U_L(t) = =1* =0,818

U_R (t) = =1*(1- )=0,181

i(t) = == =0,00511

Эксперимент:

Схема RC-цепи №1:

Графики:

1. Анализ переходного процесса в RC-цепи

На графике представлены зависимости мгновенного тока i(t)=I(R1), напряжения на резисторе Ur(t)=V(R1), напряжения на конденсаторе Uc(t)=V(C1) и напряжения источника V(V1) от времени t∈ [0; 3trc]

Схема RL-цепи №2:

Графики:

1. Анализ переходного процесса в RL-цепи

На графике представлены зависимости мгновенного тока i(t)=I(R1), напряжения на резисторе Ur(t)=V(R1), напряжения на катушке индуктивности UL(t)=V(L1) и напряжения источника V(V1) от времени t∈ [0; 3trc]

Общий вывод:

Данные и графики, полученные в результате машинного эксперимента в программе MicroCap, незначительно отличаются от предварительного расчета из-за погрешности вычислений

Вопросы для самопроверки и ответы на них:

1) Что называется переходным процессом? Приведите примеры.

2) Какие цепи называются цепями первого порядка? Приведите пример.

3) Какой режим называется установившемся? Приведите пример.

4) Какой физический смысл постоянной временной цепи?

5) Как по графику рассчитать постоянную времени цепи.

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

№1

Переходным процессом называется процесс перехода цепи от одного установившегося режима к другому.

Пример: цепи, еще не подключившиеся к источнику электрического сигнала, т.е. цепи, в которых еще нет токов.

№2

Порядок электрической цепи определяется числом реактивных элементов.

Пример: Цепь первого порядка (n = 1) включает один реактивный элемент - индуктивность или емкость и любое число резистивных элементов и независимых источников питания.

№3

Режим называется установившимся, если параметры цепи либо постоянны во времени, либо постоянны по амплитуде токи и напряжения.

№4

Физически постоянная времени цепи определяет время, в течение которого свободная составляющая тока или свободная составляющая напряжения в цепи уменьшается в e раз.

№5

τ =