Исследование переходных процессов в цепи R, C (Лабораторная работа № 21Н), страница 2

Рис. 21.2. Семейство графических диаграмм функций  u_R(t) и u_С(t).

Рис. 21.3. Семейство графических диаграмм функций  u_R(t).

21.4. Расчетная часть

1. Записать  в общем виде функции u_R(t)  и u_С(t)  в переходном режиме при включении схемы с нулевыми начальными условиями к источнику постоянной ЭДС e(t) = Е_m = const. Для 3-х сочетаний значений параметров элементов: [1) R = R_р, С = С_р; 2) R = 2R_р,  С = С_р;3) R = R_р,  С = С_р/2 ]  определить для исследуемых функций коэффициент затухания р, постоянную времени t  и продолжительность переходного процесса Т_п. Результаты расчетов внести в табл. 21.2.

2.  В выбранных масштабах m_u  и m_t построить в одной системе координат семейство графических диаграмм для исследуемых функций u_R(t)  и u_C(t)  в переходном режиме для 3-х сочетаний значений параметров элементов 1), 2), 3). Построение графических диаграмм выполнить на ЭВМ в маткаде.

3. Определить графически постоянную времени t функций u_R(t) и u_L(t)  для каждого из 3-х сочетаний значений параметров элементов п.п. 1), 2), 3). Результаты расчетов внести в табл. 21.2.

4. Записать в общем виде функцию u_C(t)  в переходном режиме при включении схемы с нулевыми начальными условиями к источнику синусоидальной ЭДС  e(t) =E_m·sin(wt + a).

5. Для значений параметров элементов R = R_р , С = С_р определить установившуюся составляющую напряжения на резисторе u_Су(t) = U_Сm·sin(w t + a-j- 90°), а также значения начальной фазы источника a, при которых амплитуда свободной составляющей переходного процесса: 1) максимально положительна (А_m = U_Rm), 2) равна нулю (А_m =0), 3) максимально отрицательна (А_m =-U_Rm). Результаты расчетов внести в табл. 21.3.

6. В выбранных масштабах m_u  и m_t построить в одной системе координат семейство графических диаграмм для исследуемых функций u_С(t) в переходном режиме для значений начальной фазы источника aсогласно п.п. 1), 2), 3). Построение диаграмм выполнить на ЭВМ в маткаде.

7. На графические диаграммы п. 7 нанести свободные составляющие переходного процесса для заданных значений начальной фазы источника aсогласно п.п.  1), 2), 3).

Т а б л и ц а  21.2

Т а б л и ц а  21.3

21.5. Экспериментальная часть

Собрать электрическую цепь по рабочей схеме рис. 21.2. Установить заданные параметры отдельных элементов. Для каждого из заданных значений параметров элементов получить на экране электронного осциллографа исследуемую функцию напряжения u_R(t). Сравнить полученные осциллограммы  расчетными графическими диаграммами.

21.6. Анализ результатов работы

Сравнить результаты эксперимента с данными расчета и дать заключение о степени их соответствия. В случае их существенного расхождения указать возможные причины.

21.7. Содержание отчета

Отчет по данной лабораторной работе должен содержать:

1) титульный лист по стандартной форме;

2) цель работы;

3) исходные данные (эквивалентные схемы исследуемых цепей и параметры их элементов);

4) таблицы с результатами вычислений и измерений;

5) основные расчетные формулы и уравнения;

6) графические диаграммы функций;

7) выводы и заключение о степени соответствия расчетных и экспериментальных результатов.

Контрольные вопросы

1. Что называется переходным процессом в электрической цепи? Какими уравнениями можно описать переходной процесс? Запишите уравнение для исследуемой цепи.

2. Что такое коэффициент затухания, постоянная времени и продолжительность переходного процесса? Напишите формулы для названных величин для исследуемой цепи.

3. Как по графической диаграмме функции определить постоянную времени переходного процесса?

4. Почему интенсивность переходного процесса в цепи при включении ее к источнику синусоидальной ЭДС зависит от начальной фазы, т.е. от момента включения?

5. Какие методы расчета переходного процесса вы знаете? Назовите их.