МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ СВЯЗИ И МАССОВЫХ
КОММУНИКАЦИЙ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Московский технический университет связи и информатики»
ФАКУЛЬТЕТ
«Радио и телевидение»
КАФЕДРА
«Теории элктрических цепей»
ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №30
по дисциплине «Теоретические основы электротехники»
на тему: «Моделирование на ЭВМ переходных процессов в цепях первого порядка»
Выполнил |
|
|
Студент группы БИК2205
|
_______________________ |
|
Проверил |
|
|
Кандидат технических наук
|
_______________________
|
Мосичёв А.В. |
Реферат
Отчёт 22 страницы, 3 приложения, 10 рисунков, 1 таблица.
MICRO‑CAP, ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ, ЦЕПЬ ПЕРВОГО ПОРЯДКА, НЕРАЗВЕТВЛЁННАЯ ЦЕПЬ, RC‑ЦЕПЬ, RL‑ЦЕПЬ.
Цель работы – исследовать переходные процессы в цепях первого порядка с помощью программы Micro‑Cap. Сравнить полученные с помощью программы Micro‑Cap значения с непосредственно рассчитанными.
В процессе работы проводилось исследование цепей первого порядка; переходных процессов в них.
По итогу работы: были изучены переходные процессы в цепях первого порядка; проведён сравнительный анализ непосредственно рассчитанных и программно-полученных значений характеристик цепей первого порядка при переходных процессах.
Содержание
РЕФЕРАТ 2
СОДЕРЖАНИЕ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ 5
1 ПОСТАНОВКА ВОПРОСА 5
2 ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ 5
2.1 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ 5
2.1.1 РАСЧЁТ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ ДЛЯ НЕРАЗВЕТВЛЁННОЙ RC‑ЦЕПИ. 6
2.1.2 РАСЧЁТ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ ДЛЯ НЕРАЗВЕТВЛЁННОЙ RL‑ЦЕПИ 6
2.1.3 ВРЕМЕННЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЙ НА ЭЛЕМЕНТАХ В НЕРАЗВЕВЛЁННОЙ RC‑ЦЕПИ 7
2.1.4 ВРЕМЕННЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЙ НА ЭЛЕМЕНТАХ НЕРАЗВЕТВЛЁННОЙ RL‑ЦЕПИ 9
2.2 ПОЛУЧЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ MICRO‑CAP 12
2.2.1 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА В НЕРАЗВЕТВЛЁННОЙ RC‑ЦЕПИ 12
2.2.2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА В НЕРАЗВЕТВЛЁННОЙ RL‑ЦЕПИ 14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16
ПРИЛОЖЕНИЯ 17
ПРИЛОЖЕНИЕ «А» 17
ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ САМОПРОВЕРКИ 17
Вопрос 1 17
Вопрос 2 17
Вопрос 3 18
Вопрос 4 18
Вопрос 5 18
ПРИЛОЖЕНИЕ «Б» 20
РАСЧЁТ ПОСТОЯННЫХ ВРЕМЕНИ 20
РАСЧЁТ ВРЕМЕННЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЛИЧИН 20
ПРИЛОЖЕНИЕ «В» 22
Введение
Micro‑Cap – программа для цифровой эмуляции электрических схем, со встроенным графическим редактором.
Цель этой работы – исследовать переходные процессы в неразветвленных RL- и RC‑цепях.
Задачи работы заключаются в следующем:
Произвести предварительный непосредственный расчёт постоянной времени для RC‑ и RL‑цепи при разных значениях R;
Рассчитать и построить временные зависимости тока, напряжения на резисторе и напряжения на конденсаторе в неразветвлённой RC‑цепи;
Рассчитать и построить временные зависимости тока, напряжения на резисторе и напряжения на катушке в неразветвлённой RL‑цепи;
На основе данных, полученных при предварительном расчёте, собрать неразветвленные RC‑ и RL‑цепи в программе Micro‑Cap;
Построить графики временных зависимостей токов и напряжений на элементах в неразветвленных RC‑ и RL‑цепях;
Ответить на вопросы самопроверки.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1 ПОСТАНОВКА ВОПРОСА
В лабораторной работе №30 необходимо рассчитать характеристики неразветвленных цепей первого порядка при переходных процессах; построить их зависимости от времени. Произвести расчёты сначала любым удобным способом (с помощью программ, математических пакетов, калькулятора), потом с использованием программы симуляции работы электрических цепей Micro‑Cap.
2 ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
2.1 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ
Расчёт характеристик неразветвленных RC‑ и RL‑цепей при переходных процессах и построение их временных зависимостей производились с помощью программы Mathcad Prime 8 (расчётный лист представлен в приложении «Б»).
2.1.1 РАСЧЁТ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ ДЛЯ НЕРАЗВЕТВЛЁННОЙ RC‑ЦЕПИ.
Необходимо
рассчитать постоянную времени
для неразветвлённой RC‑цепи
(рисунок 1) при сопротивлении резистора
Ом
и ёмкости конденсатора
мкФ.
Рисунок 1. Схема исследуемой неразветвлённой RC‑цепи.
Расчёт производился по следующей формуле:
|
(1) |
Результаты вычислений представлены в таблице 1 в приложении «В».
2.1.2 РАСЧЁТ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ ДЛЯ НЕРАЗВЕТВЛЁННОЙ RL‑ЦЕПИ
Необходимо
рассчитать постоянную времени
для неразветвлённой RL‑цепи
(рисунок 2) при сопротивлении резистора
Ом
и индуктивности катушки индуктивности
мГн.
Рисунок 2. Схема исследуемой неразветвлённой RL‑цепи.
Расчёт производился по следующей формуле:
|
(2) |
Результаты вычислений представлены в таблице 1 в приложении «В».
2.1.3 ВРЕМЕННЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЙ НА ЭЛЕМЕНТАХ В НЕРАЗВЕВЛЁННОЙ RC‑ЦЕПИ
Необходимо
рассчитать и построить временные
зависимости тока на резисторе
,
напряжения на резисторе
,
напряжения на конденсаторе
в неразветвлённой RC‑цепи
(рисунок 3) при сопротивлении резистора
Ом,
ёмкости конденсатора
мкФ
и ЭДС источника
В.
Промежуток времени, для которого
необходимо построить зависимости
вышеуказанных величин равен:
.
Рисунок 3. Схема исследуемой неразветвлённой RC‑цепи.
Расчёт вышеуказанных зависимостей производился по следующим формулам:
|
(3) |
|
(4) |
|
(5) |
Графики временных зависимостей тока на резисторе , напряжения на резисторе , напряжения на конденсаторе представлены ниже (рисунок 4, рисунок 5).
Рисунок 4. График зависимости тока на резисторе в неразветвлённой RC‑цепи от времени.
Рисунок 5. График зависимостей напряжения на резисторе и на конденсаторе в неразветвлённой RC‑цепи от времени.