Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
РАБОТА № 2-3
.
ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВИВШЕГОСЯ СИНУСОИДАЛЬНОГО
РЕЖИМА В ПРОСТЫХ ЦЕПЯХ
Подготовка к работе
При анализе электрических цепей в установившемся синусоидальном режиме важно твердо усвоить амплитудные и фазовые соотношения между токами и напряжениями элементов цепи. Необходимо помнить, что ток в резистивном элементе совпадает по фазе с напряжением, ток в индуктивности отстает, а в емкости опережает напряжение на четверть периода.
Следует учитывать, что комплексное сопротивление индуктивности и емкости есть функция частоты:
;
Функцией частоты являются, следовательно, и комплексные сопротивления RL-, RC- и RLC-цепей. Так, для RLC-цепи, изображенной на рис.,1,в комплексное сопротивление
а Рис.1 б в
Реактивная составляющая этого сопротивления равна разности модулей индуктивного и емкостного сопротивлений и поэтому может принимать различные знаки: если она положительна, реакция цепи имеет индуктивный характер, если отрицательна, емкостный, если обращается в нуль, цепь будет находиться в состоянии резонанса.
; = аrctg,
так и определяемые ими по закону Ома действующее значение и начальная фаза тока
;
существенно зависят от соотношений индуктивного и емкостного сопротивлений.
Токи и напряжения цепи в установившемся синусоидальном режиме наглядно представляют с помощью векторной диаграммы. Такая диаграмма для RLC - цепи приведена на рис.1.2,а, где рассматривается случай =-45°, т.е. ток I опережает напряжение на 45°, что соответствует емкостной реакции и временной диаграмме, представленной на рис .1.2,б.
а б
Рис..2
Описание лабораторного стенда
Стенд предназначен для проведения исследований простейших электрических цепей, содержащих R,L,C- элементы, катушки индуктивности со взаимоиндукцией. а также влияния формы сигналов на их спектральный состав. На лицевой панели лабораторного стенда приведены его упрощенные схемы и расположены индикаторы и кнопки управления. Стенд помимо исследуемых цепей содержит встроенные генератор входного сигнала и мультиметр, позволяющий измерять действующие значения токов и напряжений элементов схем.
Подключение мультиметра к необходимой контрольной точке исследуемой схемы осуществляется с помощью кнопок, расположенных под жидко кристаллическим дисплеем (ЖКД), отображающим номер пункта выполняемой работы, измеряемую величину и ее значение. Средняя кнопка предназначена для выделения информации, относящейся к выполняемому пункту исследований, левая и правая кнопки позволяют "перелистывать" страницы дисплея вперед и назад в пределах этого пункта.
Генератор формирует сигналы требуемой формы, которые индицируются соответствующими светодиодами. Частота генератора может дискретно меняться от 100 Гц до 20 кГц с шагом 100 Гц с помощью соответствующих кнопок. Форма выходного сигнала устанавливается автоматически в соответствии с выполняемым пунктом исследований.
Управление переключателями S1…S5 осуществляется с помощью кнопок управления, расположенных в правой части лицевой панели, однократным нажатием на кнопку и удержанием ее в течение 0,5 сек. Текущее состояние любого переключателя индицируется зажиганием соответствующего светодиода.
Подключение двухлучевого осциллографа осуществляется посредством высокочастотных разъемов, расположенных на задней панели стенда.
Экспериментальные исследования
Включить лабораторную установку и осциллограф. Кнопкой "ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА" включить схему №1 лабораторного стенда, при этом в поле включенной схемы должен гореть хотя бы один светодиод, а на экране ЖКД в правой верхней части лицевой панели появится надпись, указывающая на работоспособность встроенного мультиметра. На светодиодном индикаторе установки частоты генератора входного сигнала высветится текущее значение частоты. Нажимая кнопки управления ЖКД, следует ознакомиться с порядком вывода на него информации.
1.1. Исследование установившегося синусоидального режима в RL- и RC –цепях
а б
Рис..3
Соберите схему изображенную на рис..3.а. (переключатель S1-замкнут, о чем свидетельствует горящий светодиод, а S2, S3 и S4 –разомкнуты). Изменяя частоту встроенного генератора, снимите частотные характеристики токов и напряжений элементов схемы, заполнив следующую таблицу.
Таблица 1
|
f |
кГц |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
15 |
18 |
20 |
|
Uвх |
B |
|||||||||
|
Iвх |
mA |
|||||||||
|
UR |
mB |
|||||||||
|
UC |
В |
По трем частотным точкам ( f=10 кГц,15 кГц и 20 кГц ) определите величины элементов R и С, постройте векторную диаграмму токов и напряжений для данной схемы и определите угол сдвига фаз между входным током (Iвх ) и входным напряжением (Uвх ), т.е.tgφ.
Далее с помощью преподавателя подключите двухлучевой осциллограф к выходам схемы и посмотрите осциллограмму входного напряжения и тока исследуемой цепи. Укажите, где кривая тока, а где напряжения и изменяя частоту генератора проследите изменение величины угла φ.
Затем соберите схему, изображенную на рис.
.3,б, (S2- замкнут, S1, S3 и S4- разомкнуты) и повторите все вышеперечисленные операции.
В отчете привести:
1)рисунки схем цепочек LC и RC
2)две таблицы измеренных данных
3)величины рассчитанных элементов схем R, C, L и φ
4)ответы на контрольные вопросы
Литература
Контрольные вопросы
1 Составить таблицу формул для полного сопротивления цепи Z и сдвига фаз tgφ между напряжением и током при различных способах включения активного сопротивления R, ёмкости С и индуктивности L. Рассмотреть случаи:
1) R и С включены последовательно
2) R и С включены параллельно
3) R и L включены последовательно
4) R и L включены параллельно
5) R, L и С включены последовательно