Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теоретические основы электротехники. Часть 2. Лабораторный практикум
.pdf
кости интегрирующей цепи используется емкость С = 0,5 мФ или
С = 1,6 мкФ.
5. Нарисовать кривые выходного сигнала при воздействии на входе П-образного напряжения в интегрирующей и дифференцирующей
цепи.
Программа эксперимента
1. Собрать интегрирующую цепь рис. 3.4, а.
2. Зарисовать кривые ( )
Ut, наблюдаемые на экране осциллогра-
c
фа для трех различных значений емкости конденсатора С и сопротивления R. Значения подбирать из условий:
а) переходная цепь;
б) квазиинтегрирующая цепь;
в) интегрирующая цепь.
3. Собрать дифференцирующую цепь рис. 3.4, б.
4. Зарисовать кривые ( )
Ut, наблюдаемые на экране осциллогра-
R
фа для трех различных значений емкости конденсатора С и сопротивления R. Значения подбирать из условий:
а) переходная цепь;
б) квазиинтегрирующая цепь;
в) дифференцирующая цепь.
Методические указания
1. Длительность развертки осциллографа выбрать так, чтобы на
экране был четко виден весь цикл интегрирования и дифференцирования импульса.
2. Осциллограммы в п. 4 программы эксперимента зарисовать при
одинаковом усилении по вертикали.
3. Собрать интегрирующую и дифференцирующую цепь в EWB.
Указания к отчету
Отчет должен содержать:
1. Все разделы домашней подготовки к работе.
2. Предварительный расчет интегрирующей и дифференцирующей цепи п. 4 домашней подготовки.
3. Осциллограммы в соответствии с программой эксперимента.
41
Контрольные вопросы к защите лабораторной работы
1. В какой цепи и при каких условиях можно получить эффект интегрирования?
2. Назначение интегрирующих цепей.
3. Написать условие, при котором RC цепь будет дифференцирующей.
4. Как нужно изменить параметры RC цепи для получения более
точного дифференцирования.
5. Чему равна амплитуда выходных импульсов в дифференцирующей RC цепи.
6. Чему равна длительность выходного импульса интегрирующей
RC цепи.
7. Как определить длительность импульсов на выходе дифференцирующей цепи.
8. Как влияют параметры переходной цепи на форму проходящего
через нее импульса.
9. В цепи, представленной на схеме, определить переходное напряжение u
= 0,1 Гн; M = 0,1 Гн.
L
2
ue
1.
ue
2.
ue
3.
ue
4.
ue
5.
(t), если U = 100 B; R1 = 40 Ом; R2 = 10 Ом; L1 = 0,2 Гн;
1
100
t
80 20 В
=−
1
80 20 В
=−
1
80 20 В
=+
1
80 5 В
=−
1
20 30 В
=−
1
−
500
t
−
500
t
−
125
t
−
250
t
−
10. В цепи, представленной на схеме, определить переходное напряжение u
= 0,1 Гн; M = 0,1 Гн.
L
2
ue
1.
ue
2.
ue
3.
ue=+
4.
ue
5.
(t), если U = 100 B; R1 = 40 Ом; R2 = 10 Ом; L1 = 0,2 Гн;
2
100
t
20 20 В
=+
2
20 20 В
=−
2
30 20 В
=−
2
20 20 В
2
20 В
=
2
−
−
−
100
100
t
−
100
80
t
t
t
42
11. В цепи, представленной на схеме, определить переходное на-
R
R
пряжение u
(t), если U = 100 B; R = 40 Ом; L1 = 0,2 Гн; L2 = 0,1 Гн; M
2
= 0,1 Гн.
125
t
20 30 В
ue
=+
1.
2
20 20 В
ue
=+
2.
2
20 20 В
ue
=+
3.
2
20 20 В
ue
=−
4.
2
20 20 В
ue
=−
5.
2
−
500
t
−
−
−
−
100
500
250
t
t
t
12. В цепи, представленной на схеме, определить переходное напряжение u
(t), если U = 300 B; R1 = 5 Ом; R2 = 30 Ом; R = 10 Ом;
1
L = 2 Гн;
6,25
t
−
−
6,25
6,25
−
−
−
t
t
6,25
6,25
t
t
90 10 В
ue
=−
1.
1
9В
ue
=+
2.
1
10 90 В
ue
=+
3.
1
90 10 В
ue
=+
4.
1
9В
ue
=−
5.
1
13. В цепи постоянного тока, представленной на схеме, определить переходный ток
U
iea
=−
1.
−
(1 )
i
R
t
L
R
−
U
iea
(1 0 ,5 )
=−
2.
R
−
t
U
=
iea
3.
L
t
L
R
L
−
U
(1 0 ,5 )
=−
iea
4.
R
U
(1 0 , 5 )
=−
iea
5.
t
R
2
R
−
t
L
R
43
14. В цепи, представленной на схеме, определить переходный ток
(t), если U = 120 В; R1 = 20 Ом; R2 = 30 Ом; L = 0,3 Гн.
i
1
6(1 )
iea
=−
1.
1
2,4
iea
=
2.
1
63,6
iea
=−
3.
1
iea
=+
4.
1
iea=−
5.
1
40
−
40
t
−
63,6
63,6
t
40
t
−
40
t
−
40
t
15. В цепи, представленной на схеме, определить переходный ток
i
(t), если U = 300 В; R = 10 Ом; R1 = 5 Ом; R2 = 30 Ом; L = 2 Гн.
2
6,25
t
30,5
iea
=−
1.
2
30,5
iea
=+
2.
2
33,75
iea
=−
3.
2
0,03 0,05
iea
=+
4.
2
0,3 0, 05
iea
=−
5.
2
−
−
6,25
6,25
−
−
t
t
6,25
−
6,25
t
t
16. В цепи, представленной на схеме, определить переходное напряжение u
ue
1.
ue=
2.
ue
3.
ue
4.
ue
5.
(t), если U = 120 В; R1 = 20 Ом; R2 = 30 Ом; L = 0,3 Гн.
L
40
t
−
72 В
=
L
72 В
L
72 В
=−
L
120 72 В
=−
L
240 В
=
L
40
t
40
t
−
40
t
−
40
t
−
17. В цепи, представленной на схеме, определить переходный ток
i
(t), если U = 120 В; R1 = 20 Ом; R2 = 30 Ом; L = 0,3 Гн.
2
iea
=−
1.
2
iea
=−
2.
2
iea=
3.
2
iea
=
4.
2
iea
=−
5.
2
44
40
−
66
63,6
40
t
2,4
40
−
2,4
40
−
2,4
t
40
t
−
t
t
18. В цепи, представленной на схеме, определить переходный ток
R
i
(t), если U = 30 В; R = 10 Ом; R1 = 5 Ом; R2 = 30 Ом; L = 2 Гн.
1
6,25
t
2,1 0,5
iea
=+
1.
1
1, 8 0, 2
iea
=−
2.
1
1, 8 0 , 2
iea=+
3.
1
0,2 1,8
iea
=+
4.
1
1, 8 0, 2
iea
=+
5.
1
−
6,25
−
6,25
6,25
−
6,25
−
t
t
t
t
19. В цепи, представленной на схеме, определить переходное напряжение u
uUe
1.
ue
2.
ue
3.
ue
4.
ue
5.
.
L
3
R
−
2
=
L
=
L
=
L
=
L
=−
L
L
3
R
−
U
2
L
2
2
R
−
U
L
2
R
−
U
L
2
U
(1 ) В
2
t
В
t
В
t
В
t
В
3
R
−
t
2
L
20. В цепи, представленной на схеме, определить переходный ток i.
3
R
−
U
iea
(1 0, 5 )
=−
1.
t
2
L
3
3
R
−
U
=
iea
2.
3
U
=+
iea
3.
3
U
=+
iea
4.
R
U
=−
iea
5.
t
2
L
R
(1 0 , 5 )
−
R
(1 0 , 5 )
−
(1 0, 5 )
−
3
R
t
2
L
R
t
L
3
R
t
2
L
R
45
21. В цепи, представленной на схеме, определить переходное напряжение u
1.
2.
3.
4.
5.
L.
R
−
t
L
uUe
=−
L
U
ue
=
L
U
=
ue
L
=−
ue
L
uUe
=
L
В
2
R
−
t
L
В
2
R
−
t
L
В
2
R
−
t
U
L
В
2
R
−
t
L
В
Библиографический список
1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические
цепи: учеб. – М.: Гардарики, 2009.
46
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Целью работы является экспериментальное исследование цепей с
одним и несколькими нелинейными элементами, сопоставление
опытных данных с результатами графоаналитических расчетов.
Краткие теоретические сведения
Элементы нелинейной цепи. Резисторы, вольт-амперные характеристики (ВАХ) которых не являются прямыми линиями, называются
нелинейными резисторами (НР), или в более общем определении нелинейными элементами (НЭ). ВАХ НЭ получают экспериментально,
подключив НЭ к регулируемому источнику питания и измеряя напряжение на зажимах НЭ и ток через НЭ.
Расчет цепи с нелинейными элементами
Если в электрической цепи есть один нелинейный элемент
(рис. 4.1, а), то всю линейную цепь, присоединенную к зажимам a-b
НЭ, заменяют эквивалентным генератором (рис. 4.1, б), ЭДС которо-
равна напряжению на разомкнутых зажимах a-b U
го Е
э
реннее сопротивление равно входному сопротивлению R
, а внут-
ab xx
активного
BX
линейного двухполюсника по отношению к зажимам a-b.
а б в
Рис. 4.1
Расчет тока в ветви с НЭ производится графически. Напряжение
на зажимах эквивалентного генератора U изменяется в функции тока
I по линейному закону: U = E
– IRвх, прямая 1 на рис. 4.1, в
э
и представляет собой ВАХ линейного активного двухполюсника.
Напряжение на зажимах НЭ изменяется в функции тока через него
согласно ВАХ этого НЭ – кривая 2 на рис 4.1, в. Так как обе ВАХ 1
47
и 2 представляют собой зависимости между одними и теми же напряжением и током, то пересечение этих характеристик дает рабочую точку «К»: абсцисса этой точки представляет собой напряжение
на резисторе U
, а ордината ток I
HP
через него. Расчет цепи с не-
HP
сколькими НЭ, ВАХ которых известны, можно провести графически.
На рис. 4.2, а показана электрическая схема с двумя источниками
ЭДС Е
и Е2 и тремя нелинейными резисторами 1, 2 и 3, ВАХ кото-
1
рых даны на рис. 4.2, б. К этой схеме применим метод двух узлов.
В соответствии с положительными направлениями токов можно
записать уравнение по I закону Кирхгофа:
I
+ I2 = I3 (1)
1
Для получения зависимостей этих токов от напряжения между узлами U
запишем уравнения
ab
а
=
11
=
22
.
=
3
–;
–,
UEU
ab
UEU
ab
UU
ab
(2)
б в
Рис. 4.2
48
В соответствии с уравнениями (2) кривые I1, I2 и I3 в функции Uab
представлены на рис. 4.2, в, соответственно 1, 2, 3. Сложив ординаты
кривых 1 и 2, можно получить суммарную характеристику 4, точка m
пересечения которой с кривой 3 является рабочей точкой по уравнению (1). Вертикаль, проведенная через точку m, дает возможность
получить значения токов I
пряжение U
в схеме.
ab
и I3. Абсциссой точки m является на-
1, I2
Описание лабораторной установки
На первой панели имеются два регулируемых источника постоянного напряжения E
с измерительными сопротивлениями R
стор R
= 1 кОм, постоянный резистор R8 = 150 Ом (рис. 4.3). В схе-
7
и Е2, четыре нелинейных элемента НЭ1–НЭ4
1
= 10 Ом, постоянный рези-
и
мах нелинейных элементов использованы: тиристор (НЭ1), стабилитроны (НЭ2), транзисторы (НЭ3), диоды (НЭ4) с дополнительными
резисторами, обеспечивающими нужную форму нелинейности. Возможно использование и других нелинейных элементов. Измерения
напряжений и токов выполняются мультиметром или вольтметром
постоянного тока.
Рис. 4.3
Лабораторное задание
Часть 1. Опытное получение ВАХ резисторов,
используемых в работе
1. Собрать схему для измерения вольт-амперных характеристик,
показанную на рис. 4.4, где V1 – вольтметр постоянного тока, мА –
миллиамперметр постоянного тока, НЭ – исследуемый нелинейный
49
элемент. При отсутствии миллиамперметра ток можно определять,
измеряя вторым вольтметром V2 напряжение на измерительном сопротивлении R
включает в себя последовательное сопротивление R
= 10 Ом. В этом случае ВАХ нелинейного элемента
и
и.
Рис. 4.4
2. Измеряя напряжение источника Е1 и полярность его подключения, снять ВАХ для нелинейного элемента НЭ
ния напряжения от –U
до +U
max
. Причем регулировку напряжения
max
в диапазоне измене-
1
в положительной области выполнять без отключения источника Е
сначала увеличивая напряжение до значения +12 В, затем уменьшая
до нуля. Результат записать в табл. 4.1.
Таблица 4.1
U, B -–12 … –2 0 +2 … +12
Возрастание напряжения от –12 В до +12 В
НЭ
НЭ2 I, мА
НЭ3 I, мА
НЭ4 I, мА
I, мА
1
I, мА
Убывание напряжения от +12 В до -12 В
1
3. Для НЭ2, НЭ3, НЭ4 снять ВАХ при возрастании напряжения. Результаты записать в табл. 4.1.
4. По результатам измерений построить графики ВАХ на миллиметровой бумаге.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]