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

Теоретические основы электротехники

на тему

Исследование пассивных цепей при гармоническом воздействии на постоянной частоте

Проверил: к.т.н Мосичев А. В.

Москва, 2023

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;

С = 38,7 нФ = 38,7 ∙ 10^-9 Ф;

R = 3021 Ом; (3000 + N по списку)

U₁ = 0,707e^j0;

L = 31 мГн = 0,031 Гн;

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.

Предварительный расчёт

1. Расчёт и построение графика модуля комплексного сопротивления С-цепи.

Рис. 1.1 Расчёт зависимости модуля комплексного сопротивления С-цепи

Рис. 1.2 График зависимости модуля комплексного сопротивления С-цепи

2. Расчёт и построение графика фазы комплексного сопротивления С-цепи от частоты.

Рис. 2.1 Расчёт зависимости фазы комплексного сопротивления С-цепи от частоты

Рис. 1.2 График зависимости фазы комплексного сопротивления С-цепи от частоты

Рис. 2.3 Векторная диаграмма модуля сопротивления C-цепи относительно фазы

3. Расчёт и построение графика модуля комплексного сопротивления RС-цепи от частоты.

Рис. 3.1 Расчёт зависимости модуля комплексного сопротивления RС-цепи от частоты

Рис. 3.2 График зависимости модуля комплексного сопротивления RC-цепи от частоты

4. Расчёт и построение графика фазы комплексного сопротивления RС-цепи от частоты.

Рис. 4.1 Расчёт зависимости фазы комплексного сопротивления RС-цепи от частоты

Рис. 4.2 График зависимости фазы комплексного сопротивления RC-цепи от частоты

5. Расчёт и построение графика модуля комплексного напряжения RС-цепи от частоты.

Рис. 5.1 Расчёт зависимости модуля комплексного напряжения RС-цепи от частоты

Рис. 5.2 График зависимости модуля комплексного напряжения RC-цепи от частоты

6. Расчёт и построение графика фазы комплексного напряжения RС-цепи от частоты.

Рис. 6.1 Расчёт зависимости фазы комплексного напряжения RС-цепи от частоты

Рис. 6.2 График зависимости фазы комплексного напряжения RC-цепи от частоты

Рис. 6.3 Векторная диаграмма выходного напряжения RC-цепи относительно фазы

7. Расчёт и построение графика модуля комплексного сопротивления L-цепи от частоты.

Рис. 7.1 Расчёт зависимости модуля комплексного сопротивления L-цепи от частоты

Рис. 7.2 График зависимости модуля комплексного сопротивления L-цепи от частоты

8. Расчёт и построение графика фазы комплексного сопротивления L-цепи от частоты.

Рис. 8.1 Расчёт зависимости фазы комплексного сопротивления L-цепи от частоты

Рис. 8.2 График зависимости фазы комплексного сопротивления катушки

L-цепи от частоты

Рис. 8.3 Векторная диаграмма модуля сопротивления L-цепи относительно фазы

9. Расчёт и построение графика модуля комплексного сопротивления RL-цепи от частоты.

Рис. 9.1 Расчёт зависимости модуля комплексного сопротивления RL-цепи от частоты

Рис. 9.2 График зависимости модуля комплексного сопротивления

RL-цепи от частоты

10. Расчёт и построение графика фазы комплексного сопротивления RL-цепи от частоты.

Рис. 10.1 Расчёт зависимости фазы комплексного сопротивления RL-цепи от частоты

Рис. 10.2 График зависимости фазы комплексного сопротивления

RL-цепи от частоты

11. Расчёт и построение графика модуля комплексного напряжения RL-цепи от частоты.

Рис. 11.1 Расчёт зависимости модуля комплексного напряжения RL-цепи от частоты

Рис. 11.2 График зависимости модуля комплексного напряжения RL-цепи от частоты

Рис. 11.3 Векторная диаграмма напряжений для RL-цепи

12. Расчёт и построение графика фазы комплексного напряжения RL-цепи от частоты.

Рис. 12.1 Расчёт зависимости фазы комплексного напряжения RL-цепи от частоты

Рис. 12.2 График зависимости фазы комплексного напряжения RL-цепи от частоты