Лабораторные 3 сем / Лабораторная работа №23

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 «Теория электрических цепей»

Лабораторная работа №7

«Моделирование на ЭВМ переходных процессов

в цепях второго порядка»

Выполнил студент группы

Проверил ---- кафедры «Теория электрических цепей»

Москва 2025

Предварительный расчет

1.1 Рассчитать классическим методом и построить кривые зависимостей u_C(t), u_L(t), i(t) для цепи, показанной на рис. 1. Задать U = 1,5 В, С = 15 нФ, L = 30 мГн, 0 < t < 1 мс. Начальные условия считать нулевыми.

Рисунок 1 – Цепь второго порядка.

1.2 Рассчитать сопротивления резистора R₁,

• при котором в данной цепи будет наблюдаться колебательный процесс (R1<2ρ);

• при котором в данной цепи будет наблюдаться апериодический процесс (R1>2ρ).

Значения этих сопротивлений привести к номинальным сопротивлениям резисторов из ряда E6

Таблица 1 – Результаты вычислений.

Режим (ρ =1414,2 Ом)	R1, кОм
Колебательный	2,2
Апериодический	3,3

Рисунок 2 – График зависимостей напряжения на конденсаторе и на катушки индуктивности от времени для резистора при R=2200 Ом.

Рисунок 3 – График зависимости тока от времени при R=2200 Ом.

Рисунок 4 – График зависимости напряжения на конденсаторе и на катушке индуктивности от времени при R=3300 Ом.

Рисунок 5 – График зависимости тока от времени при R=3300 Ом.

Выполнение работы

2.1 В среде MicroCap выполнить моделирование работы схемы цепи второго порядка. Построить в MicroCap графики переходных процессов величин п. 1.1. Графики построить для двух сопротивлений резистора согласно п. 1.2.

Рисунок 6 – Цепь второго порядка в колебательном режиме.

Рисунок 7 – Анализ колебательного режима.

Рисунок 8 – Цепь второго порядка в апериодическом режиме.

Рисунок 9 – Анализ периодического режима.

2.2 В среде MicroCap заменить источник постоянного напряжения источником импульсного напряжения с параметрами:

VZERO=0 — минимальное значение, В;

VONE=1,5 — максимальное значение, В;

P1=0 — начало переднего фронта, с;

P2=0 –начало плоской вершины импульса, с;

P3=0.25e-3 — конец плоской вершины импульса, с;

P4=0.25e-3 — момент достижения уровня VZERO, с;

P5=0.5e-3 — период следования импульсов.

Построить графики параметров п. 1.1 при сопротивлениях резистора R₁ согласно п. 1.2.

Рисунок 10 – Анализ колебательного режима при импульсном воздействии.

Рисунок 11 – Анализ апериодического режима при импульсном воздействии.

Контрольные вопросы

1. Что называется переходным процессом?

Переходный процесс — переход от одного установившегося режима к другому.

2. Сформулируйте законы коммутации.

Первый закон: ток через катушку индуктивности не может меняться скачком, и имеет то же значение после коммутации, что и до коммутации.

Второй закон: напряжение на конденсаторе не может меняться скачком и имеет то же значение после коммутации, что и до коммутации.

3. В чем состоит сущность классического метода анализа переходных процессов?

Смысл классического метода анализа переходных процессов в электрических цепях заключается в составлении и решении дифференциальных уравнений, описывающих поведение цепи в переходном режиме.

4. Каким уравнением описываются процессы в цепях второго порядка?

LC + RC + U_c = E

5. Какие условия называются начальными?

Начальными условиями называются значения токов в индуктивных элементах цепи и напряжений на ёмкостных элементах непосредственно перед коммутацией переходного процесса или при t=0.