- •Витяг із робочої програми до навчальної дисципліни «Основи електротехніки і електроніки» тематичний план для студентів денної форми навчання
- •Передмова
- •Короткий опис Electronics Workbench
- •Елементи графічного інтерфейсу
- •Мультиметр
- •Встановлення параметрів мультиметра
- •Настройки мультиметра
- •Вимірювання втрати потужності сигналу
- •Амплітуда (amplitude)
- •Вивід генератора «com» призначений для створення відносного рівня сигналу. Для отримання нульового рівня необхідно з’єднати вивід «com» із заземленням.
- •З позитивного виводу генератора знімається сигнал з позитивною щодо нейтрального виводу «com» амплітудою.
- •З негативного виводу генератора знімається сигнал з негативною щодо нейтрального виводу «com» амплітудою. Зсув (off set)
- •Осцилограф
- •Зміна параметрів осцилографа
- •Вказівка осей осцилографа
- •Розгортка за часом
- •Установка вольт/поділку (V/Div.)
- •Установка позиції осі X
- •Установка позиції осі y
- •Збільшення екрану осцилографа
- •Вимірювання амплітуди або фази
- •Логарифмічна і лінійна шкали
- •Установка шкали вертикальної осі
- •Настройка горизонтальної осі
- •Прийоми роботи в Electronics Workbench Робочий простір
- •Палітри элементов
- •Збірка і тестування схеми
- •З’єднання елементів схеми
- •Приклади схем
- •Гарячі клавіші
- •Практичне заняття № 2 Тема: Дослідження основних властивостей електричних кіл постійного струму.
- •Практичне заняття № 3 Тема: Дослідження простих і складних електричних кіл.
- •Практичне заняття № 4 Тема: Дослідження перехідних процесів у електричних колах постійного струму.
- •Практичне заняття № 5 Тема: Дослідження нерозгалужених електричних кіл змінного струму із активним і реактивним опорами.
- •Практичне заняття № 6 Тема: Ознайомлення з методами та обладнанням для дослідження амплітудно-частотних та фазово-частотних характеристик електричних кіл.
- •Практичне заняття № 7 Тема: Дослідження резонансних явищ в електричному rlc-колі змінного струму.
- •Практичне заняття № 8 Тема: Дослідження трифазних систем змінного струму.
- •Практичне заняття № 9 Тема: Дослідження діодних випрямлячів змінного струму.
- •Практичне заняття № 10 Тема: Дослідження роботи транзисторів у статичному і динамічному режимах.
- •Практичне заняття № 11 Тема: Дослідження роботи підсилювачів змінного струму.
- •Додаток а. Зразок титульного листка у збірнику звітів до практичних занять
Практичне заняття № 7 Тема: Дослідження резонансних явищ в електричному rlc-колі змінного струму.
Мета: визначити умови існування резонансу напруг і струмів у електричних колах RLC: визначити характер змін струмів і напруг та фазових зсувів, що наближені до резонансу і що віддалені від нього; набути навичок побудови векторних діаграм для резонансу напруг і струмів, вивчити амплітудно- та фазочастотні характеристики електричних кіл RLC.
Порядок виконання роботи
7.1. Запустіть Electronics Workbench за допомогою ярлика.
7.2. Завдання 1: Дослідити резонанс напруг в електричному RLC-колі змінного струму.
7.2.1. Складіть наведену на рис. 7.1 схему, та встановіть зазначені на схемі величини ЕРС E (U = 24 V, F = 50 Hz), ємності (С = 637 μF), індуктивності (L = 22,3 mH) та опору резистора (R = 2 Ohm).
Рис. 7.1.
7.2.2. Розрахуйте значення струму у колі (І *), падіння напруг на активному опорі (Ur*), на ємності (Uc*) та на індуктивності (UL*), а також фазовий зсув між І та U. Побудувати векторну діаграму на комплексній площині. Запустіть процес моделювання і порівняйте отримані експериментальні значення І , Ur, Uc та UL із розрахунковими значеннями.
7.2.3. Відкрийте лицеву панель осцилографу і на збільшеній осцилограмі визначіть фазовий зсув між U і Uc. Порівняйте його із зсувом, отриманим за допомогою векторної діаграми (саме зсув між U і Uc).
7.2.4. Встановіть у схемі С = 354 μF і повторіть п. 7.2.2 та п. 7.2.3. Зробіть висновок щодо впливу значення С на фазовий зсув φ.
7.2.5. Знову встановіть С = 637 μF і розрахуйте частоту джерела , при якій забезпечується резонанс напруг. Встановіть розраховане значення частоти в параметрах джерела ЕРС Е. Перевірте, що I = U/R, Ur = U, φ = 0, UL = Uc. Поясніть, чому залишається чинним другий закон Кірхгофа для кола, де напруги UL і Uc набагато більші прикладеної напруги U. Побудуйте векторну діаграму для умов резонансу напруг. Поясніть, чому фазовий зсув між U і Uc при резонансі дорівнює –90.
7.2.6. Встановіть R = 1 Ohm. Як змінюються при резонансі значення I, Ur, Uс, UL при зменшенні активного опору ? Зробіть відповідні висновки на основі векторної діаграми.
7.2.7. Відкрийте лицеву панель аналізатора частотних характеристик і отримайте ряд значень величин К та φ для різних значень частоти F при R = 2 Ohm, де . Результати занести в таблицю 7.1.
Таблиця 7.1.
F, Hz |
5 |
10 |
25 |
41,19 |
50 |
100 |
250 |
400 |
К(F) |
|
|
|
|
|
|
|
|
φ(F) |
|
|
|
|
|
|
|
|
7.2.8. Встановіть R = 1 Ohm і повторіть п. 7.2.7.
Рис. 7.2.
7.2.9. Отримані залежності К(F) та φ(F) при R = 1 Ohm і R = 2 Ohm побудуйте на одному спільному та зробіть відповідні висновки.
7.2.10. На підставі аналізу показань вимірювальних приладів та осцилограми для схеми, наведеній на рис. 7.2, визначіть пошкоджений елемент схеми і характер пошкодження («коротке замикання» або «обрив – відключення елементу»).
7.3. Завдання 2: Дослідити резонанс струмів в електричному RLC-колі змінного струму.
7.3.1. Складіть наведену на рис. 7.3 схему, та встановіть зазначені на схемі величини ЕРС E (U = 12 V, F = 50 Hz), ємності (С = 637 μF), індуктивності (L = 22,3 mH) та опору резистора (R0 = 10 Ohm).
Рис. 7.3.
Розрахуйте режим роботи пропонованої схеми і побудуйте її векторні діаграми струмів і напруг. Розрахуйте резонансну частоту і характеристичний опір . Зніміть осцилограми напруг Uin(f), Uout(f).
7.3.2. Активізуйте схему і перевірте відповідність розрахункових значень I0*, I1*, I2*, Uout отриманим експериментально.
7.3.3. Шляхом порівняння осцилограм напруг Uin(f) та Uout(f) впевнитись, що Uin m = Uout m і фазовий зсув між ними дорівнює нулю при умові F = Fрез.
7.3.4. За допомогою аналізатора частотних характеристик отримайте залежність К(F) та φ(F) для значень F, що вказані таблиці 7.1. Отримані дані занесіть в аналогічну таблицю.
7.3.5. Включіть в кожну вітку (послідовно з індуктивністю L і послідовно із ємністю С) активні опори R1 = R2 = /2. Опір у загальній ділянці R0 прийняти рівним 1 Ohm. Повторити п. 7.3.3 і п. 7.3.4. Зробіть висновок щодо впливу активного опору у резонансному контурі. Перевірте, чи змінилось значення Fрез.
7.3.6. Повторити п. 7.3.5 для R1 = R2 = . Поясніть отримані результати.
7.3.7. Збільшіть значення опору R0 до 100 Ohm. Значення R1 = R2 = /2. Отримайте за допомогою аналізатора частотних характеристик залежність K(F) для зазначених параметрах схеми і порівняйте із K(F), отриманою в п. 7.3.5.
Зміст звіту
Зміст має містити:
-
Тему і мету роботи.
-
Електричне коло з послідовним включенням R, L, С і його розрахунок при заданих значеннях елементів.
-
Векторну діаграму струмів і напруг.
-
Розрахунок частоти, що забезпечує резонанс.
-
Залежності K(F) і φ(F) для досліджуваної схеми.
-
Електричне коло, що забезпечує резонанс струмів, векторну діаграму струмів та напруг з розрахунком режиму, характеристичного опору і резонансної частоти;
-
Залежності K(F) і φ(F) для цієї схеми.
-
Висновки по роботі.