Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Белорусская государственная академия связи

Предмет:

Теория электрических цепей

Файл:

ЛР макет ч1.doc

Скачиваний:

Добавлен:

13.02.2016

Размер:

15.83 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 76 7 > Следующая >>>

Исследование входных и передаточных ачх и фчх в цепях первого порядка

Цель работы: исследовать входные и передаточные характеристики неразветвленных RL и RC электрических цепей; развитие навыков пользования измерительными приборами.

Домашнее задание

1. Изучить по [6.1] темы раздела «входные и передаточные характеристики неразветвленных RL и RC электрических цепей».

2. Подготовить бланк отчета с предварительным расчетом (см. п. 3.4).

3. Подготовить ответы на вопросы самопроверки.

4 Сделать предварительный расчет.

4.1 Для цепи из последовательного соединения резистора и конденсатора рассчитать реактивное сопротивление Х, входное сопротивление цепи Z_ВХ, а также угол сдвига фаз φ_вх для значений частоты таблица 6.1. Известно, что входное напряжение цепи U = 3 В, R = 100 Ом, С = (300+N) нФ, где N − номер записи студента в журнале.

4.2 Данные расчета занести в таблицу 6.1.

4.3 Повторить расчет для цепи RL, если L = (20+ N) мГн, где N − номер записи студента в журнале.

4.4 По данным расчета построить графики зависимости Z_вх = F(f) и φ_вх = F(f) для цепей RС и RL.

Таблица 6.1 – Таблица расчета данных для цепей RL, RС

Цепь	RС				RL
f, кГц	Х_с, Ом	Z_вх,Ом	φ_вх, град	f, кГц	X_L, Ом	Z_вх, Ом	φ_вх, град
2				0,2
4				0,4
6				0,6
8				0,8
10				1

Вопросы для самопроверки

Дайте определение комплексного входного сопротивления, запишите его математическое выражение.
Дайте определение входных АЧХ и ФЧХ.
Дайте определение комплексного коэффициента передачи, запишите его математическое выражение.
Дайте определение передаточных АЧХ и ФЧХ.
Дайте определение граничной частоты.
Запишите формулы граничной частоты электрических цепей RL и RС.
Зависят ли входные АЧХ и ФЧХ от величины приложенного напряжения?
Зависят ли входные АЧХ и ФЧХ от того, какой из элементов электрических RL и RС цепей стоит на выходе?
Зависят ли передаточные АЧХ и ФЧХ от того, какой из элементов электрических RL и RС цепей стоит на выходе?

Приборы и оборудование

1 Лабораторный стенд ЛКТЦ.

2 Соединительные провода (6 шт).

Порядок проведения работы

Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопроверки.
Подготовка лабораторной установки к работе, получение инструктажа по технике безопасности.

2.1 Ознакомление с элементами, из которых собирается исследуемая цепь (рисунок 6.1 и 6.2): блок генератора Г3, вольтметры "V2" и "V3", элемент R_ш3 = 100 Ом, L_В, C_Н.

2.2 Собрать электрическую цепь по схеме (рисунок 6.1). Пригласить преподавателя проверить собранную цепь.

Рисунок 6.1– Схема для исследования RC и RL электрических цепей.

2.3 Включить тумблеры: "СЕТЬ", "ГЕНЕРАТОР", "V2", "V3-φ".

2.4 Поставить переключатели в следующее положение.

переключатель формы на блоке Г2 установить в крайнее левое положение;
переключатель пределов напряжения на блоке Г3 в положение "10 В";
переключатель на блоке "V3-φ" в положение "φ";

регулятор входного напряжения на блоке Г3 повернуть до отказа против часовой стрелки;

Исследовать входные и передаточные характеристики. Для этого:

3.1 Регулятором выходного напряжения на блоке Г3 установить напряжение 2 В на PV1.

3.2 Для снятия входных характеристик установить частоту на блоке Г1 согласно данным таблицы 6.2.

3.3 Измерить напряжение на R_ш3 с помощью вольтметра PV2 и угол сдвига фаз φ_вх с помощью фазометра.

3.4 Полученные данные занести в таблицу 6.2.

Внимание. Каждый раз изменяя частоту согласно данным таблицы 6.2, поддерживайте значение 2 В на блоке Г3, а только затем снимайте показания приборов.

3.5 По результатам измерений вычислите значение тока и входного сопротивления2_вх=.

3.6 Постройте характеристики 2_вх= F(f) и φ_в
х= F(f) по полученным данным.

Таблица 6.2 – Таблица экспериментальных и расчетных данных RC электрической цепи (входные характеристики)

	Результаты измерений		Результаты вычислений
f, кГц	U_R= U₂, В	φ_вх, град	I, мА	Z_вх, кОм
1
2
4
8
20

3.7 Для снятия передаточных характеристик поменять местами провода, идущие к точкам А и В.

3.8 Устанавливая частоту на блоке Г1 согласно таблице 6.3, измерить напряжение на конденсаторе С_Н с помощью вольтметра PV2 и угол φ_к с помощью фазометра.

3.9 Полученные данные занести в таблицу 6.3.

Внимание. Поддерживайте напряжение на входе Г3 (U₁ = 2В).

3.10 По результатам измерений вычислить значение коэффициента передачи:

К=. (10)

Таблица 6.3 – Таблица экспериментальных и расчетных данных RC электрической цепи (передаточные характеристики)

	Результаты измерений		Результаты вычислений
f, кГц	U₂= U_вых, В	φ_к, град	К
4
10
14
18
40

3.11 Постройте характеристики К = F(f) и φ_вх = F(f) по полученным данным.

3.12 Верните провода в точки А и В, как было первоначально.

3.13 Для исследования RL электрической цепи вместо конденсатора С_Н включите катушку индуктивности L_В.

3.14 Повторите пункты 6.3.1…6.3.13 для RL электрической цепи. Частоты берите из таблиц 6.4 и 6.5

Таблица 6.4– Таблица экспериментальных и расчетных данных RL электрической цепи (входных характеристик)

	Результаты измерений		Результаты вычислений
f, кГц	U_R= U₂, В	φ_вх, град	I, мА	Z_вх, кОм
0,6
1,6
4
6
10

Таблица 6.5– Таблица экспериментальных и расчетных данных RL электрической цепи (передаточные характеристики)

	Результаты измерений		Результаты вычислений
f, кГц	U₂= U_вых, В	φ_к, град	К
0,2
0,7
1,2
4
6

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Решенные задачи домашнего задания п 4.1, 4.2.
Графики по расчету п. 4.3 домашнего задания.
Результаты измерений и вычислений (таблицы 6.2, 6.3, 6.4, 6.5).
Графики зависимостей φ_вх, К, φ_вх= F(f) по экспериментальным данным.
Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).
Выводы по работе.

Контрольные вопросы

Чему равно значение модуля и аргумента комплексного входного сопротивления на граничной частоте?
Чему равно значение модуля и аргумента комплексного коэффициента передачи на граничной частоте?
В каких пределах измеряется модуль и аргумент комплексного коэффициента передачи?
Как изменяется входное сопротивление RL и RС электрических цепей с ростом частоты?
На каких частотах ФЧХ RL и RС электрических цепей имеется линейный участок?
Как изменить граничную частоту RL и RС электрических цепей?
Задавшись частотами ω ≈ 0 и ω = ∞, покажите приблизительный ход входной АЧХ приведенной цепи (рисунок 6.2 а).
Задавшись частотами ω ≈ 0 и ω = ∞, покажите приблизительный ход передаточной АЧХ приведенной цепи (рисунок 6.2 б).

а) б)

Рисунок 6.2 – Схемы электрических цепей, для которых необходимо построить входные АЧХ и ФЧХ

Краткие теоретические сведения

Отношение комплексного напряжения на входе к комплексному току на входе называется комплексным входным сопротивлением . Зависимость модуля комплексного входного сопротивления от частоты − входная АЧХ (Z_вх = F (f)), и зависимость аргумента − входная ФЧХ (φ_вх=F(f)). Частота, на которой действительная и мнимая часть комплексного входного сопротивления, равны называется граничной (ω_гр, F_гр).

RC электрическая цепь Z_вх=	RL электрическая цепь Z_вх=
Входные АЧХ

Входные ФЧХ

Отношение комплексного напряжения на выходе к комплексному напряжению на выходе называется комплексным коэффициентом передачи (). Зависимость модуля комплексного коэффициента передачи от частоты