Дослідження перехідних процесів в електричних колах з джерелом постійної напруги

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Міністерство науки і освіти РФ

Брянський державний технічний університет

Кафедра «Промислова електроніка»

Звіт з теоретичних основ електротехніки

Лабораторна робота № 8

«Дослідження перехідних процесів в електричних колах з джерелом постійної напруги»

Виконали студенти групи 04 ПЕ

Гайков В.А., Соколов А.А.,

Шкуратов А.А., Саченко Є.А.

Викладач Потапов Л.А.

Брянськ 2006

Мета роботи: отримання навичок проведення експериментальних робіт при дослідженні різних перехідних режимів електричних ланцюгів.

Завдання роботи

  1. Закріпити навички роботи з електронним осцилографом;

  2. Освоїти навички отримання осцилограмами в ланцюгах RC, RL, RLC;

  3. Навчитися досвідченим шляхом визначати постійну часу і декремент загасання в досліджуваних перехідних процесах.

Виконання роботи

Схема для перших двох пунктів представлена ​​на рис.1.

Рис.1

Параметри схеми рис.1

R1, Oм

R2, Ом

R0, Ом

L, Гн

C, мкФ

U, В

268

51

7

0,0566

4

10

1. Дослідження ланцюга з конденсатором і активним опором (процеси розряду і заряду).

Масштаби струму та напруги на екрані осцилографа відповідно рівні: 5 В / од,

0.5 А / од. Тобто Uc = . I = .

Звідси можемо розрахувати амплітуду для струму та напруги на конденсаторі в ланцюзі.

Для заряду конденсатора значення напруга на конденсаторі має вигляд

.

Візьмемо на графіку 2 точки, віддалені один від одного на якийсь інтервал часу :

, .

Звідси , = С.

При розряді конденсатора напруга має вигляд

,

постійна часу визначається за формулою

.

Для теоретичного розрахунку параметрів перехідного процесу складемо характеристичне рівняння ланцюга за методом вхідного опору:

, = .

Рівняння для струму в ланцюзі

( ).

Отримані результати занесемо в таблицю

Розрахункові (р) і отримані теоретично (т) параметри перехідного процесу в ланцюзі RC

Режим

, У

, У

, Мс

р, мс

т, мс

Заряд конденсатора

2,5

6,5

2

1,5

1,3

Розряд конденсатора

9,5

2

0,6

0,94

0,5

На осцилографі отримуємо чергування графіків процесів розряду і заряду конденсатора з частотою (перемикання реле - ключ До) 50 Гц.

Побудуємо графіки перехідного процесу з теоретичних даних.

Графік напруги на конденсаторі при його заряді має вигляд

Графік струму через конденсатор при його заряді

Графік напруги на конденсаторі при його розряді

Графік струму через конденсатор при його розряді

2. Дослідження ланцюга з котушкою і активним опором.

Масштаби струму та напруги на екрані осцилографа відповідно рівні:

5 В / од,

0.1 А / од.

Для підключення котушки значення струму на ній має вигляд

.

Візьмемо на графіку 2 точки, віддалені один від одного на інтервал часу :

, .

Звідси , = С.

При відключенні котушки , Постійна часу визначається за формулою

.

Для теоретичного розрахунку параметрів перехідного процесу складемо характеристичне рівняння ланцюга:

=> .

Напруга на котушці визначається такою функцією

( ).

Результати внесемо в таблицю

Розрахункові (р) і отримані теоретично (т) параметри перехідного процесу в ланцюзі RL

Режим

, A

, A

, Мс

р, мс

т, мс

Підключення котушки

0,1

0,15

0,5

0,2

0,17

Відключення котушки

0,2

0,04

0,3

0,48

0,45

На осцилографі отримуємо чергування графіків процесів відключення і підключення котушки з частотою (перемикання реле - ключ До) 50 Гц.

Графік струму через котушку при її підключенні

Графік напруги на котушці при її підключенні

Графік струму через котушку при її відключенні

Графік напруги на котушці при її відключенні

3. Дослідження ланцюга з котушкою, конденсатором і активним опором.

Ланцюг зібрана за схемою, зображеною на рис.2.

Рис.2

Параметри схеми рис.2

R, Ом

R0, Ом

L, Гн

C, мкФ

U, В

319

7

0,0566

4

10

У ході експерименту ми отримали аперіодичний режим, близький до критичного (| p 1 |>> | p 2 |), - при підключенні ланцюга RLC під постійна напруга - і затухаючий коливальний процес - при відключенні ланцюга. Напруга на конденсаторі має вигляд - При підключенні ланцюга RLC під напругу Е - і - При відключенні ланцюга. Масштаби струму та напруги на екрані осцилографа відповідно рівні: 5 В / од, 0.2 А / од.

При підключенні ланцюга RLC постійна часу визначається за формулою

,

а при відключенні ланцюга RLC в якості параметрів перехідного процесу виступають декремент загасання і частота вільних коливань -

, , .

Для теоретичного розрахунку параметрів перехідного процесу складемо характеристичне рівняння ланцюга:

1) - Для режиму підключення ланцюга під напругу (R> ),

2) ; - Для затухаючого коливального процесу розряду конденсатора на котушку (R < ).

Струм і напруга на котушці описуються наступними функціями:

- При аперіодичному режимі

,

;

- При затухаючих коливаннях

,

.

Rk = 237,9 Ом, активний опір досліджуваної ланцюга при розмиканні ключа К R = R + R0 = 326 Ом.

Тому, визначаючи по осцилограмі аперіодичного процесу будемо вважати, що у нас критичний режим, і потім порівняємо результат з отриманими з теоретичних розрахунків 1 і 2 (одне з них буде порівняно мало). Таке спрощення дозволяє з достатньою точністю і простотою оцінити результати.

Розрахункові (р) і отримані теоретично (т) параметри перехідного процесу в ланцюзі RLС

Режим

, У

, У

, Мс

р, мс

т 1, т 2, мс


р, с -1

т, с -1

р, с -1

т, с -1









, º

, º

Аперіодичний режим

5

8

1

0,92

1,1

-

-

-

-






0,21





Затухаючі коливання

3,5


1


3


-


-

108,47

61,84

2094,4

2100,75









87,04

88,31

На осцилографі отримуємо чергування графіків процесів відключення і підключення ланцюга RLC під постійна напруга з частотою (перемикання реле - ключ До) 50 Гц.

Ділянки експериментальних осцилограм для процесів

А) підключення ланцюга RLC

Б) відключення ланцюга від постійної напруги

На екрані осцилографа спостерігаємо протікання процесів в такій формі

Графік напруги на конденсаторі в ланцюзі RLC

Після теоретичних розрахунків отримуємо наступні залежності

А) підключення ланцюга RLC під E

(T) = ;

;

.

Б) розряд конденсатора на котушку

Висновок. При виконанні даної роботи ми докладно розглянули різні режими перехідних процесів в ланцюгах RC, RL, RLC, підключених під постійний струм, і розвинули навички визначення їх параметрів з використанням осцилограм.

Висновок. При проведенні експерименту ми вивчили можливості використання електронного осцилографа і застосували їх до задачі з практичного розрахунку параметрів перехідних процесів.

Висновок. Ми ознайомилися з усіма режимами перехідних процесів в ланцюгах постійного струму з вхідним опором, що містить другий ступінь комплексної частоти, і вивчили їх особливості.

Висновок. Проведена робота дозволила засвоїти методи експериментального розрахунку перехідних процесів.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Фізика та енергетика | Лабораторна робота
59.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Розрахунок перехідних процесів в лінійних електричних колах з зосередженими параметрами
Розрахунок кіл трифазного струму та перехідних процесів у лінійних електричних колах
Аналіз процесів в електричних колах з ключовими елементами на основі комп`ютерних технологій
Розрахунок характеристик та перехідних процесів в електричних ланцюгах
Основні положення теорії перехідних процесів в електричних ланцюгах
Операторний метод аналізу перехідних коливань в електричних ланцюгах
Основні положення теорії перехідних процесів
Інтегральні методи оцінки якості перехідних процесів
Розрахунок перехідних процесів в дискретних системах управління
© Усі права захищені
написати до нас