Лабы_ТОЭ2_ЭА_2012

4.1.2Рассчитать входные сопротивления четырехполюсника в режимах холостого хода и короткого замыкания Z1КЗ , Z1XX , Z2XX , Z2КЗ . Сравнить результат с представленным в таблице 2.

4.1.3Рассчитать входные сопротивления со стороны первичных и вторичных зажимов четырехполюсника ZВХ1 , ZВХ 2 . Сопротивление нагрузки указано в таблице 1. Сравнить результат с представленным в таблице 3.

4.1.4Рассчитать для схемы рисунка 6 и данных таблицы 1 рабочий коэффициент

затухания αР. Определить действующие значения I2, U2. Сравнить результат с представленным в таблице 3.

4.2 Расчет симметричного пассивного четырехполюсника.

4.2.1Рассчитать вторичные параметры четырехполюсника: коэффициент затухания α,

коэффициент фазы β. Определить действующие значения I2, U2 в режиме согласованной нагрузки сопротивление согласования взять из пункта 2.2.2

рабочего задания. Сравнить результат с представленным в таблице 4.

5Контрольные вопросы

5.1Понятие обратимости и симметричности четырехполюсника.

5.2Какие опыты необходимы для экспериментального определения Z-, Y-

параметров?

5.3Какой физический смысл имеет каждый из Z-, Y- параметров?

Литература

1Основы теории цепей: Учебник для вузов/ Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин и др./-М.:

Энергоатомиздат,1989.-528 с.:ил.

2Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. -М.:

Высшая школа,1996.-517 с.:ил.

12

2 Лабораторная работа № 2

Исследование электрической цепи при несинусоидальных периодических токах и напряжениях

Цель работы

Целью работы является экспериментальное изучение влияния характера

сопротивления нагрузки на кривую тока при несинусоидальных периодических

напряжениях в электрической цепи.

1Домашнее задание

1.1Ознакомиться с теоретическим материалом по теме «Электрические цепи периодического несинусоидального тока».

1.2Разложить в ряд Фурье сигнал, представленный на рисунке 1 до пятой гармоники включительно. Рассчитать амплитуды гармоник, если Еmax = 5 В.

Рисунок 1 – Функция напряжения генератора

1.3Ознакомиться с характеристиками измерительного прибора магнитоэлектрической

иэлектромагнитной системы.

1.4Ознакомиться с методикой анализа схем методом наложения применительно к цепям несинусоидального тока.

2Рабочее задание

2.1Изучить влияние характера сопротивления нагрузки на кривую тока при несинусоидальных периодических напряжениях в электрической цепи.

13

2.2 Экспериментальное применение метода наложения к цепям несинусоидального

периодического тока.

3Порядок выполнения работы

3.1Для исследования резистивной нагрузки собрать схему рисунка 2. С генератора Г5-63 подать прямоугольный сигнал с длительностью импульса в половину периода

(Еmax= 5 B, T = 1 ms). Данные для схемы взять в таблице 1, согласно номеру стенда.

Таблица 1

Рисунок 2 – Схема исследования резистивной нагрузки

Зарисовать осциллограммы напряжений на первом и втором каналах осциллографа. 3.2 Для исследования RL -нагрузки собрать схему рисунка3. С генератора Г5-63

подать прямоугольный сигнал с длительностью импульса в половину периода ( Еmax= 5B, T = 1 ms). Данные для схемы взять в таблице 1, согласно номеру стенда.

14

3.5Согласно пункту 1.2 домашнего задания включить в цепь вместо источника

прямоугольного сигнала источник Г3 – 109 (рисунок 6), соответствующий первой,

основной гармонике ряда Фурье. Установить амплитуду напряжения 6,37 В, частоту источника установить 1кГц. Записать показания амперметра.

Рисунок 6 – Схема измерения тока контура методом наложения

3.6Согласно пункту 1.2 домашнего задания включить в цепь вместо источника прямоугольного сигнала источник Г3 – 109 (рисунок 6), соответствующий третьей гармонике ряда Фурье. Установить амплитуду напряжения 2,12 В, частоту источника установить 3кГц. Записать показания амперметра.

3.7Согласно пункту 1.2 домашнего задания включить в цепь вместо источника прямоугольного сигнала источник Г3 – 109 (рисунок 6), соответствующий пятой гармонике ряда Фурье. Установить амплитуду напряжения 1,27 В, частоту источника установить 5кГц. Записать показания амперметра.

4Обработка результатов экспериментов

4.1На миллиметровой бумаге вычертить совмещенные во времени временные диаграммы напряжений (входное и на резисторе) для резистивной схемы. Сделать выводы по форме сигнала напряжения на резисторе о составе ряда и о влиянии резистивной нагрузки на форму тока (эквивалент напряжения Ur(t) ) по отношению к напряжению.

4.2На миллиметровой бумаге вычертить совмещенные во времени временные диаграммы напряжений (входное и на резисторе) для индуктивной схемы. Сделать выводы по форме сигнала напряжения на резисторе о составе ряда и о влиянии

16

индуктивной нагрузки на форму тока (эквивалент напряжения Ur(t) ) по отношению к напряжению.

4.3На миллиметровой бумаге вычертить совмещенные во времени временные диаграммы напряжений (входное и на резисторе) для емкостной схемы. Сделать выводы по форме сигнала напряжения на резисторе о составе ряда и о влиянии емкостной нагрузки на форму тока (эквивалент напряжения Ur(t) ) по отношению к напряжению.

4.4По результатам измерений в пунктах 3.5 – 3.7 рабочего задания провести расчет действующего значения входного тока схемы:

где I1, I3, I5 – действующие значения токов 1,3 и 5 гармоник.

4.5 Зная параметры схемы (R, RK ,LK,C) и источника прямоугольных сигналов (E1, E3, E5 , f=1кГц), теоретически рассчитать контур методом наложения.

Сопротивление контура на основной гармонике:

Действующее значение тока на основной гармонике:

Сопротивление контура на третьей высшей гармонике:

Действующее значение тока на третьей высшей гармонике:

Сопротивление контура на пятой высшей гармонике:

Действующее значение тока на пятой высшей гармонике:

17

4.6 Сравнить результаты расчетов в пунктах 4.4. и 4.5 с результатом измерения в пункте 3.4. Сделать выводы о возможности применения метода наложения к цепям несинусоидального периодического тока.

5Контрольные вопросы

5.1Запишите состав ряда для функции, симметричной относительно начала координат, оси ординат, оси абсцисс со смещением на полпериода.

5.2Какой симметрией обладает функция тока в схеме рисунка 4. Назовите состав ряда Фурье?

5.3Как можно использовать свойства реактивных элементов изменять форму тока в электромагнитных устройствах?

Литература

1Основы теории цепей: Учебник для вузов/ Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин и др.-М.: Энергоатомиздат,1989.-528 с.: ил.

2Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи.-М.: Высшая школа,1996.-517 с. :ил.

18

3 Лабораторная работа № 3

Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях

Цель работы

Целью работы является экспериментальное исследование переходного процесса в

линейной цепи первого и второго порядка.

1Домашнее задание

1.1Изучить теоретический материал по теме «Переходные процессы».

1.2Для схемы (рисунок 1) последовательного включения резистора и катушки

(рисунок 1). Данные взять в таблице 1 согласно номеру бригады. При расчете учесть резистивное сопротивление катушки индуктивности.

1.3Для схемы последовательного включения резистора и конденсатора (рисунок

2)рассчитать постоянную времени (τRC = R3,4∙C) и время переходного процесса

(tп.п. 3,4= (3…5)∙τ) для двух значений сопротивления (рисунок 2).

Данные взять в таблице 1 согласно номеру бригады.

Рисунок 1 – схема RL – цепи первого порядка

Рисунок 2 – схема RС – цепи первого порядка

19

1.4 Для схемы последовательного включения резистора, катушки индуктивности и конденсатора (рисунок 3) рассчитать сопротивление резистора, удовлетворяющее условию апериодического процесса R > 4L / C , а так же рассчитать характеристики апериодического переходного процесса (постоянную времени,

время переходного процесса – tп.п. 5) для заданных в таблице 1 параметров реактивных элементов.

1.5 Рассчитать активное сопротивление, удовлетворяющее условию колебательного процесса R < 4L / C , а так же рассчитать характеристики колебательного переходного процесса (постоянную времени, время переходного процесса – tп.п.6). Данные взять в таблице 1 согласно номеру бригады.

Рисунок 3 – Схема исследования цепи второго порядка

Таблица 1

2Рабочее задание

2.1Исследовать реакцию по току и напряжению в схеме последовательного включения RL -элементов при подключении к источнику постоянного напряжения

ипри отключении от источника постоянного напряжения.

20