Исследование переходных процессов в цепях с одним реактивным элементом

Министерство Образования и науки Российской Федерации

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра Общей электротехники

Отчет по лабораторной работе № 14

По ОТЦ

Исследование переходных процессов в цепях с одним реактивным элементом.

Факультет: РЭФ

Группа: РТ5-81

Студенты: Козин.Р.Н

                    Мамаев В.С.

                    Роганов А.А

Преподаватель:  Чуркин В.С

Новосибирск 2010г.

Цель работы: Научиться экспериментально определять постоянную времени электрических цепей и изучить влияние параметров цепей на характер переходного процесса. Приобрести навыки применения электронного осциллографа для исследования быстропротекающих процессов .

Рабочее задание: 

1.  включить генератор прямоугольных импульсов и осциллограф на прогрев, после чего установить заданное входное напряжение генератора (U=2B) и частоту импульсов (1..2 кГц).

2.  подключить осциллограф к выходным зажимам генератора («0», «1») и отрегулировать его так,  чтобы основную часть экрана занимал один период выходного напряжения (рис.     ). Согласно правилам работы с осциллографом измерить и записать значение Е₁ и Е₂  и длительность t_и1   и t_и2  и  импульсов генератора.

3.  Собрать последовательную цепь RC и подключить ее к выходным зажимам генератора (используя магазин сопротивлений и «Магазин С», либо конденсатор С₃ с панели «Элементы цепи»). Цепи такого рода называются интегрирующими, если напряжение _{снимается} с конденсатора, и дифференцирующими, если с резистора. Установить С=(0.015…0.05) мкФ и подключить 1 канал осциллографа к входу цепи, а 2 – к зажимам конденсатора. (Схема должна соответствовать рис.     ) Подобрать R таким, чтобы напряжение не конденсаторе явно достигало своего установившегося значения в течение времени t_u1.

4.  Зарисовать с осциллографа кривые входного импульса и переходных напряжений на конденсаторе и резисторе. Измерить начальные (при t=0)  и установившиеся значения снятых напряжений и занести данные опыта в таблицу.

5.  По осциллограмме напряжения на резисторе определить постоянную времени исследуемой цепи . Рассчитать  по известным параметрам цепи (R,С) и сравнить полученные результаты.

6.  По данным таблице 1 и рассчитанной постоянной времени записать выражение для переходного тока в цепи i(t) и напряжения u_c(t).

7.  Рассчитать с известными R и С переходный ток в цепи при переключении ее от –Е₂ к +Е₁ и сравнить с полученным в п. 6 результатом.

8.  Подключить параллельно конденсатору С резистор R_н (второй магазин сопротивлений), имитирующий нагрузку интегрирующей цепи (R_н=2R). Зарисовать с экрана осциллографа кривые переходных напряжений u_R u  u_c. Измерить и занести в таблицу 1 начальные (при t=0)  и принужденные значения этих напряжений. На основании данных таблицы и п.5 записать выражения для i(t) и u_c(t). Сделать заключение о влиянии нагрузки на форму выходного импульса интегрирующей цепи.

Исходные данные:

f=7 кГц  R=1 кОм    R_н=2  кОм   С=0,015мкФ    U_mВх=2 В

Масштаб времени: 20 мкс/дел

Масштаб напряжения: 2 В/дел

Таблица1. Исследования цепи

UmBx		UR(0)		URпр		Uс(0)			UСпр		Rн
	мм	В	мм	В	мм	В		мм	В	мм	В		кОм
1	10	2	20	4	0	0		-10	-2	0	0
2	10	2	16,065	3,33	0	0		-6,66	-1,33	0	0		2

Аналитические выражения функций Uc(t) и UR(t) полученных методом подбора на основе экспериментальных данных( осциллограмм ).

Расчет переходного процесса:

Графики выражений при расчетах переходного процесса:

Графики выражений при расчетах переходного процесса с нагрузкой:

9.