75

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Северо-Кавказский государственный технический университет»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ

по дисциплине «Теоретические основы электротехники» часть II

для студентов специальностей и направлений

140205 (100200) «Электроэнергетические системы и сети»,

140211 (100400) «Электроснабжение»,

140200 (551700) «Электроэнергетика (бакалавриат)»

Ставрополь

2008

Методические указания к выполнению лабораторных работ составлены в соответствии с требованиями ГОСВПО, программ дисциплины «Теоретические основы электротехники» для студентов специальностей и направлений: 140205 (100200) «Электроэнергетические системы и сети», 140211 (100400) «Электроснабжение», 140200 (551700) «Электроэнергетика» (бакалавриат).

Методические указания включают в себя методику и порядок выполнения лабораторных работ, указания по технике безопасности и перечень вопросов для защиты работ.

Составители: В. М. Кожевников, Ю. А. Ларионов, Т. Ф. Морозова,

А. Ф. Шаталов, И. Ю. Чуенкова

Рецензент: А. И. Гринь

Содержание

Лабораторная работа 5. Исследование электрических цепей при действии несинусоидальных токов	4
Лабораторная работа 6. Исследование переходных процессов в цепях первого порядка	23
Лабораторная работа 7.Исследование переходных процессов в цепях второго порядка	44
Лабораторная работа 8.Исследование формы токов в нелинейных цепях при гармоническом воздействии	57

Лабораторная работа 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПРИ ДЕЙСТВИИ

НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ ТОКОВ

Цель и содержание

Цель работы: Экспериментальное исследование входных и передаточных характеристик последовательного контура, исследование влияния характеристик цепи на преобразование спектра сигнала.

Содержание работы:

1. Изучение спектра сигналов синусоидальной и несинусоидальной форм.

2. Исследование частотных характеристик колебательного RLС-контура.

3. Исследование влияния характеристик колебательного контура на преобразование спектра сигнала.

Теоретическое обоснование

1 Спектральное представление периодических сигналов

Один из путей анализа цепей при действии несинусоидальных сигналов основан на представлении действующих в цепи несинусоидальных сигналов в виде совокупности синусоидальных составляющих гармоник с различными частотами – спектрами сигнала.

Математической базой для спектрального представления сигналов являются аппарат рядов Фурье для периодических функции и интегралов Фурье – для непериодических.

Периодические сигналы несинусоидальных форм состоят, в общем случае, из гармоник с частотами, кратными основной частоте f₁ :

, 2f1, 3f1, , 4f1…,

(1)

где Т – период сигнала несинусоидальной формы.

Таким образом, каждый сигнал можно представить или как совокупность мгновенных значений, т. е. во временной форме , или как совокупность напряжений (токов) на различных частотах – в спектральной форме . Прибор, который позволяет получить спектральные характеристики сигналов, называется анализатором спектра.

Например, синусоидальное напряжение во временной форме имеет вид (рисунок 1 а), а в спектральной форме (рисунок 1 б).

Рисунок 1 – Временная (а) и спектральная (б) характеристики

синусоидального сигнала

Аналогично, напряжение прямоугольной формы (рисунок 2 a) имеет спектр, показанный на (рисунок 2 б).

Рисунок 2 – Временная (а) и спектральная (б) характеристики

сигнала прямоугольной формы