Лабораторна робота 3 Дослідження перехідних процесів у електричних колах постійного струму

1. Мета роботи: визначити характер змін електричного струму і напруги на окремих елементах схеми під впливом вхідної напруги прямокутної форми; визначити умови реалізації операцій диференціювання та інтегрування вхідних сигналів за допомогою RС- i RL- схем.

2. Порядок роботи:

2.1. Активізувати файл "1rс_tr. саЗ" з директорії “EL_LR3” що моделює різні варіанти RС-кіл під впливом вхідної напруги прямокутної форми. Підключати до осцилографа вхідні напруги схем, що закінчуються ємностями (виходи, що позначені цифрою 1).

Р ис. 3.1. Схема дослідження перехідних процесів в RС-колах

2.2. Встановити вихідний сигнал прямокутної форми, що має амплітуду

U_m = 1 V; F = 1 Нz; Оffset(«Зсув»)= 1V та скважність 60%.

2.3. Визначити аналітичну залежність і розрахувати значення U_c(t) для зазначених у таблиці 3.1 значень t, R i С (для обох схем) при U_вх(t)= 2U_m=2V.

2.4. Включити процес моделювання та отримати відповідні залежності U_c'(t). Данні звести у таблицю 3.1.

Таблиця 3.1

2 .5. Побудувати залежності U_c(t) і U_c'(t). на одному графіку. Пояснити вплив τ= RС на характер змін U_c(t).

2.6. Використовуючи 2-й закон Кірхгофа, розрахувати падіння напруги на опорі U_r(t), спираючись на розрахункове значення U_c(t).Переключити входи осцилографа на схеми, що мають вихід з активних опорів і заміряти U_r' (t). за допомогою осцилографу для значень t, зазначених в таблиці 3.1. Заповнити таблицю, аналогічну 3.1. для напруг U_r(t) i U_r' (t).

2.7. Побудувати залежності U_r(t) i U_r' (t) на одному графіку. Пояснити вплив τ =RС на характер змін U_r(t).

2.8. Активізувати файл "1rl_tr. саЗ", що моделює перехідні процеси у схемі RL (Рис. 3.2.).

2.9. Повторити дії згідно п.п. 2.2÷2.5 для двох схем RL, що мають U_вих з активного опору R. Зробити висновки щодо впливу τ = L/R на характер змін U_r(t).

2.10. Повторити дії згідно п.п. 2.6÷2.7 для двох схем RL, де знімають U_вих з індуктивністю L. Зробити висновки щодо впливу τ = L/R на характер змін U_r(t). Встановити, в яких випадках вихідні напруги є ідентичними для схем RС і RL.

Рис. 3.2. Схема дослідження перехідних процесів в RL-колах

2.11. Знову відкрити файл "1rс_tr.саЗ". Встановити наступний режим генератора: U_вхm = 1 V; F =1 Нz; Оffset(«Зсув»)= 0 та скважність 50 %.

Підключити вхід А осцилографа до клеми "1", що реалізує вихід з ємністю С першої RС-схеми, вхід В осцилографа - до прямого прямокутного сигналу генератора. Встановити на першій RС-схемі τ= 10t_u, де t_u=1/2F - тривалість вхідного імпульсу (наприклад: R = 1 kΩ і С = 5μF).

2.12. Встановити для входу А осцилографа режим "АС", для входу В режим "DС". Отримати осцилограми U_вх(t) i U_c(t). Визначити, чи дана схема є інтегруючою?

2.13. Переключити вхід А осцилографа до клеми "2", що реалізує вихід з опору R другої RС-схеми. Встановити для цієї схеми τ = 0,1t_u (наприклад:

R = 100 Ω; С = 0,5 μF).

2.14. Отримати осцилограми U_вх(t) i U_r(t).

2.15. Встановити на вході трикутну напругу і знову зняти U_вх(t) i U_r(t). Визначитись, чи дана схема диференціює вхідний сигнал?

2.16. Відкрити файл "lrlс_tr. саЗ", що моделює перехідні процеси у колі RLС(див. Рис. 3.3.).

Рис. 3.3. Схема дослідження перехідних процесів в RLС-колах

Встановити послідовно R= 10kΩ; 20kΩ; 50kΩ, зняти осцилограми вхідної напруги, що знімається з ємності С. Для випадку присутності коливань у колі визначити частоту коливань. Пояснити відсутність коливань (або їх зменшення) у перехідному процесі для кола RLС.

2.17. Для кожного з досліджуємих кіл визначити коефіцієнт затухання Z= R/2ρ, де ρ= √L/R . Визначити, при яких значеннях Z перехідний процес в колі RLС буде аперіодичним (без коливань) і при яких значеннях Z матимуть місце коливання.

3. Зміст звіту:

Зміст має містити: -

• Мету роботи;

• Схеми кожного експерименту

• Відповідні розрахунки і данні експериментів

• Осцилограми напруг

• Відповідні висновки до кожної схеми