Документ 200133

Лабораторная работа № 3 (ПК)
«Экспериментальное исследование переходных процессов
в электрических цепях c двумя накопителями энергии»
Выполнил студент группы ________
________________________________
Цель работы: освоение
методики
экспериментального
исследования переходных процессов в линейных электрических цепях
второго порядка.
Программа работы:
выполнить
компьютерное
моделирование
исследуемой
электрической цепи в соответствии с программой эксперимента
Исходные данные заданного варианта лабораторной работы из табл.4 занести
в табл.1
Таблица 1
Исходные данные заданной электрической цепи
№
варианта
E,
В
RK,
Ом
L,
мГн
С,
мкФ
Режим № 1
R,
f,
Ом
Гц
Режим № 2
R,
f,
Ом
Гц
режим №1 соответствует апериодическому переходному процессу;
режим №2 соответствует колебательному переходному процессу
Экспериментальное исследование. Выполнить компьютерное
моделирование заданной электрической цепи и провести исследования для
двух возможных режимов возникающих переходных процессов.
R
.
Рис.1. Эскиз схемы для лабораторного моделирования
1
Порядок выполнения экспериментальной части
Для
решения
поставленной
задачи
лабораторным
моделированием данной схемы с помощью программы Electronics Workbench
необходимо:
1. Запустить программу.
2. Собрать схему для исследования переходных процессов в
электрической цепи в соответствии c рис.1, а также в соответствии с
инструкцией пользователя программой:
 в меню источников Sources выбрать генератор прямоугольных импульсов
Clock ( в верхнем ряду первый элемент справа) , управляющий работой
электронного ключа, который обеспечивает многократное повторение
переходного процесса;

в меню Basic выбрать коммутатор, регулируемый напряжением, VoltageControlled Switch (в верхнем ряду третий элемент справа);
3. На нижней строке выпадающих меню нажать клавишу Instruments
(крайняя справа) и мышью перенести в рабочее окно осциллограф
(Oscilloscope) – третий элемент слева;

оба вертикальных выхода осциллографа заземлить;

к левому горизонтальному входу осциллографа следует подключить 1
точку схемы, а к правому – точку 2;

нажать правой клавишей мыши на провод, подключённый к одному из
узлов, и в появившемся подменю выбрать режим Wire Properties, что
позволит изменить цвет этого проводника для наглядного изображения на
осциллографе кривой данного напряжения.
 Установить
частоту
генератора
прямоугольных
импульсов
соответствующую режиму №1 исследуемой схемы.
 Установить значение резистора R
соответствующее режиму №1
исследуемой схемы.
4. Подключить схему к источнику и активировать работу осциллографа
путём нажатия на него дважды левой клавишей мыши. Для выполнения
исследований с осциллографом необходимо:

развернуть осциллограф на весь экран, нажав на нём клавишу Expand;

по правому входу осциллографа (Channel A) выбрать режим DC и с
помощью вертикальных указателей ▲▼ подобрать необходимый масштаб по
напряжению соответствующему напряжению на конденсаторе;

по левому входу осциллографа (Channel B) выбрать режим DC и с
помощью вертикальных указателей ▲▼ подобрать необходимый масштаб по
напряжению,
которое
соответствует
напряжению
на
резисторе
сопротивлением 1 Ом, а, следовательно, по форме соответствует току
переходного процесса;
2

нажать клавишу Pause и с помощью развёртки в окне Time base и
вертикальных указателей ▲▼ установить один – два периода исследуемых
напряжений;
 полученные осциллограммы должны быть зарисованы вручную с
указанием масштабов по оси времени и по напряжению каждого входа
осциллографа
5. Установить
частоту
генератора
прямоугольных
импульсов
соответствующую режиму №2 исследуемой схемы.
6. Установить значение резистора R
соответствующее режиму №2
исследуемой схемы.
7. Повторить п.4
8. Для завершения работы программы следует
расположена в правом углу рабочего окна.
9. По полученным осциллограммам определить основные параметры,
характеризующие переходные процессы. Результаты занести в таблицы 2
и 3.
Таблица 2
Результаты исследования режима №1
Время
Значение
переходного
корня p1,
процесса,
1/сек
мсек
Значение
принуждённой
составляющей
напряжения на
конденсаторе,
Максимальное
значение
тока цепи,
мА
Минимальное
значение
тока цепи,
мА
В
Используемые соотношения:
tп.п.=5𝛕 ; 𝛕=1/p1
Таблица 3
Результаты исследования режима №2
Заряд конденсатора
Период
затухающих
колебаний,
𝑇 ′ ,мсек
Разряд конденсатора
Коффициент
затухания
Круговая
частота
колебаний,
𝛿
𝜔′ ,рад/сек
Период
затухающих
колебаний,
𝑇 ′ ,мсек
Коффициент
затухания
Используемые соотношения:
𝜗 = 𝑙𝑛∆; 𝛿 =
𝜗
2𝜋
; 𝜔′ = ′
′
𝑇
𝑇
3
𝛿
Круговая
частота
колебаний,
𝜔′ ,рад/сек
Таблица 4
Варианты и параметры исследуемой цепи
№
варианта
1 режим
R,
f,
Ом
Гц
2 режим
R,
f,
Ом
Гц
E,
В
RK,
Ом
L,
мГн
С,
мкФ
1
800
40
10
0, 1
1200
840
45
315
2
600
60
22
0, 5
720
250
25
140
3
400
50
15
0, 033
2600
1200
120
400
4
200
55
14
0, 01
4650
2200
220
700
5
100
80
35
0, 5
900
200
35
120
6
300
50
16
0, 033
2700
1100
125
380
7
500
55
19
0, 1
1650
600
70
240
8
700
30
9
0, 01
3800
2800
170
820
9
100
15
22
0, 5
810
240
30
75
0
200
35
44
0, 05
3700
560
175
170
Rб =100 Ом
Контрольные вопросы
1. Изложите особенности различных режимов переходных процессов в данной
лабораторной работе.
2. Объясните порядок расчета частоты задающего генератора для
практического наблюдения исследуемых режимов переходных процессов на
экране осциллографа.
3. Что такое логарифмический декремент колебаний?
4. Как по осциллограмме определить круговую частоту затухающих
колебаний и коэффициент затухания?
5. Объясните смысл критического сопротивления.
6. Как при помощи осциллограммы определить постоянную времени цепи?
7. Как при помощи осциллограммы определить время переходного процесса?
8. Объясните назначение резистора Rб.
9. Как при помощи осциллографа получить зависимость i(t)?
10. Как определить зависимые и независимые начальные условия токов и
напряжений для исследуемых электрических цепей?
4