Задание 3. Анализ электрических цепей переменного тока.

Цель задания: анализ двух простых электрических цепей переменного тока, содержащих реактивные элементы.

Исходные данные (параметры элементов схемы) приведены в таблице 5. Вариант схем для расчета и анализа приведен в таблице 6.

Номер варианта	Номер схемы	Номинальное значение сопротивления, кОм			Величина индуктивности Гн			Величина емкости мкФ			Параметры источника
		R1	R2	L1		L2	C1		C2	Действующее значение напряжения, В		Частота, Гц
5	5	5	8	2		5	3		7	170		5000

Таблица 5. Исходные данные.

№ схемы	Первая цепь	Вторая цепь

Таблица 6. Варианты исследуемых схем.

Для первой цепи: выполняется вычисление общего сопротивления цепи, рассчитывается амплитудное значение тока, создаваемое источником переменного напряжения, затем, с помощью осциллографа определяется результирующий сдвиг фаз между током и напряжением в исследуемой цепи.

Соберем схему в Multisim в соответствии с заданными значениями и схемой по варианту. Схема представлена на рисунке 30.

Рисунок 30. Схема первой цепи в Multisim со значениями, заданными по варианту.

Расчетные формулы:

Расчет:

Общее сопротивление цепи, содержащее реактивные элементы, определяем по выражению:

, где , а - реактивные сопротивления индуктивности и емкости.

[Ом]

Фазовый сдвиг:

Амплитуда переменного напряжения:

Амплитуда переменного тока в цепи:

]

Сдвиг напряжения в единицах времени:

Так как по варианту задана частота , то опереться на значение осциллографа достаточно трудно. Изображение осциллографа приведено ниже на рисунке 31.:

Рис.31. Увеличенное изображение осциллографа при синусоидальной форме напряжения питания.

Так что мы воспользуемся формулой:

Амплитуда переменного напряжения, В	Общее сопротивление, Ом	Амплитуда переменного тока в цепи, А	Частота переменного тока, Гц	Сдвиг напряжения в единицах времени, с	Фазовый сдвиг напряжения в цепи, град.
			5000		17

Таблица 7. Результаты по исследованию первой цепи.

Для второй цепи: выполняется расчет постоянной времени цепи, находится частота среза, определяется фазовый сдвиг.

Рисунок 32. Схема второй цепи в Multisim заданными значениями по варианту.

Расчетные формулы:

Расчет:

Постоянная времени цепи - характеристика экспоненциального процесса, определяющая время, через которое амплитуда процесса упадет в «е» раз.

Расчетная частота среза:

Расчетный фазовый сдвиг:

Постоянная времени цепи, с	Расчетная частота среза, Гц	Измеренная частота среза, Гц	Расчетный фазовый сдвиг, град.	Измеренный фазовый сдвиг, град.
		-		-

Таблица 8. Результаты по исследованию второй цепи.

Вывод: В задании 3 были исследованы две цепи с переменным напряжением, в которых присутствовали катушки индуктивности, конденсаторы и активные сопротивления.

В цепи № 1 было произведено определение общего сопротивления, амплитудного значения силы тока и напряжения. Помимо этого, я научился пользоваться осциллографическим методом исследования для определения фазового сдвига напряжения в цепи.

В цепи № 2 были определены практически и теоретически частота среза и фазовый сдвиг. После сравнения результатов мы можем видеть, что значения, полученные практическим путём, учитывая небольшую погрешность, подтверждают теоретические.