Лабораторная работа № 5
«Исследование цепи при периодическом несинусоидальном воздействии»
Цель работы: Исследование на ПЭВМ с помощью программы Electronics Workbench влияние параметров последовательной RL иRC-цепи на форму тока и напряжения на элементах при периодических несинусоидальных воздействиях; определить действующих значений тока и напряжений на элементах цепи.
2. Объект и средства исследования
Объект- виртуальные модели цепипри периодическом несинусоидальном воздействии. Средства-компьютерный класс и пакет программ Electronics Workbench.
3. Рабочее задание
3.1. Подготовить бланк протокола.
3.2. Изучить по Приложению 5 к этой работе теоретический материал.
3.3. Пройти собеседование и получить допуск к работе.
3.4. Исследовать ЛЭЦ при несинусоидальном ток и напряжений. Для этого
собрать схему, приведённую на рис.5.1
Рис.5.1ИсследованиеRL и RC-цепипри воздействии периодической несинусоидальной ЭДС e(t)
Схема рис.5.1 позволяет исследовать RL иRC-цепи при воздействии на них периодической несинусоидальной ЭДС, имеющей форму:
Периодической последовательности биполярных прямоугольных импульсов e1(t) (см.рис.П.5.1.а). Её включение и отключение осуществляется путем нажатия на клавишу «1».
Периодической последовательности биполярных пилообразных импульсов e2(t) (см.рис.П.5.1.б). Её включение и отключение осуществляется путем нажатия на клавишу «2».
Периодической последовательности однополярных синусоидальных импульсов e3(t) (см.рис.П.5.1.в). Её включение и отключение осуществляется путем нажатия на клавишу «3».
Включение емкости С или L осуществляется путем однократного нажатия на клавишу «Space», т.е. «Пробел».
Действующее значение напряжения Е периодической несинусоидальной ЭДС e(t) измеряется вольтметром V1, действующее напряжение на сопротивлении URизмеряется вольтметром V2, действующее значение напряжения на индуктивности UL или емкости UC измеряется вольметром V3.
Для исследования формы напряжения на индуктивности uL(t) или емкостиuC(t) на экране модели осциллографа контакт переключателя [A]должен находиться в верхнем положении, для наблюдения формы напряжения на сопротивлении uR(t) контакт переключателя [A]должен находиться в нижнем положении. Изменение состояния указанного переключателя осуществляется путём нажатия на клавишу «А».
3.5. Измерение действующих значений напряжений на элементах цепи.
Согласно с номером варианта (см.табл.5.1) с помощью клавиши «Space», т.е. «Пробел» установить требуемый тип реактивного элемента (индуктивность Lили емкость C) (см.схема рис. 5.1). Установить параметры элементов (величины сопротивления, индуктивности и ёмкости). Согласно с номером варианта (см.табл.5.1) с помощью клавиши «1», «2», «3» установить требуемый вид источника периодического несинусоидального воздействия (см.рис.5.1).
Таблица 5.1
Параметры цепи для предварительного расчета
Вариант №
|
Вид воздействия (рис.5.1)
|
Схема рис.5.2
|
Параметры элементов цепи
|
L, мГн
|
C, нФ
|
R, Ом
|
1
|
e1(t)
|
RL
|
40
|
|
200
|
2
|
e2(t)
|
RC
|
|
30
|
5000
|
3
|
e3(t)
|
RL
|
30
|
|
100
|
4
|
e1(t)
|
RC
|
|
20
|
10000
|
5
|
e2(t)
|
RL
|
50
|
|
200
|
6
|
e3(t)
|
RC
|
|
30
|
4000
|
7
|
e1(t)
|
RL
|
50
|
|
300
|
8
|
e2(t)
|
RC
|
|
30
|
3000
|
9
|
e3(t)
|
RL
|
60
|
|
200
|
10
|
e1(t)
|
RC
|
|
300
|
1000
|
Включитьрежим моделирования, и после установления процесса записать показания вольтметров V1, V2иV3. Результаты измерений занести в табл.5.2, 5.3.
Таблица 5.2
Результаты предварительного расчёта
Схема рис.5.2….; сигнал рис.5.1. …; f=2 кГц; Е=5 В;
Еm=…В; R=…Ом; L=…мГн; С=…нФ
|
К
|
kω
|
Ekm
|
XL(k)
|
XC(k)
|
Z(k)
|
Ikm
|
URm(k)
|
ULm(k)
|
UCm(k)
|
1/c
|
B
|
Ом
|
А
|
В
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.3
Действующие значения напряжения
|
Предварительный расчет
|
Результаты измерения
|
Относительная погрешность
|
UR, B
|
|
|
|
UL/UC, B
|
|
|
|
3.6 Исследование формы напряжения на элементах цепи
Два раза щелкнуть левой клавишей мыши по пиктограмме осциллографа. В результате чего раскроется передняя панель осциллографа. Запустить эмуляцию (моделирование) и на экране осциллографа, щелкнув девой клавишей мыши по кнопке включить-выключить (расположена в верхнем правом углу экрана дисплея ПЭВМ и обозначена «1-0»). После чего увидим на экране модели осциллографа изображение напряжения на сопротивлении uR(t) или напряжения на индуктивности uL(t) или емкостиuC(t). Установив с помощью клавиш «Space», т.е. «Пробел» требуемую схему цепи, аккуратно срисовать с экрана модели осциллографа изображение соответствующего напряжения.
4. Выводы по работе
5. Контрольные вопросы
5.1.Укажите полное сопротивление RL-цепи (рис.3.2.а) на 3-ей гармонике, если на первой гармонике R=10 Ом; XL=3,333 Ом.
Ответы: А) Z(3)=20 Ом; В) Z(3)=14,1Ом; С) Z(3)=12,1Ом;
5.2. Укажите полное сопротивление RС-цепи (рис.3.2.б) на 3-ей гармонике, если на первой гармонике R=10 Ом; XС=20Ом.
Ответы: А) Z(3)=12,1Ом; В) Z(3)=20Ом; С) Z(3)=14,1Ом;
5.3. Укажите действующее значение периодического несинусоидального тока i(f)=2+4 sinω1t+2,83 sin 2ω1tA.
Ответы: А) I=8,83 А; В) I=8 А; С) I=4 А; Д) I=5 А.
5.4.Укажите правильное выражение мгновенного значения напряжения, если постоянная составляющая U0 и амплитуды гармоник Ukmимеют значения: U0=3,5 В; U1m=6,5 В; U2m = 3,1 В.
Ответы: А) В;
В) В;
С) В;
5.5. Укажите правильное выражение мгновенного значения тока, если постоянная составляющая I0идействующие значения гармоник тока имеют значения: I0=1,5 А; I1=2,3 А; I4=1,2 А.
Ответы: А) А;
В) А;
С) А;
5.6. Укажите правильное значение активной мощности, потребляемой цепью, если на её входе мгновенные значения напряжений и тока описываются выражениями:
u=1,5+2 sin (ω1t+800)В; i=0,5+3 sin (ω1t+800) A.
Ответы: А) Р=2,5 Вт; В) Р=1,5 Вт; С) Р=6,75 Вт.
5.7.Укажите правильное значение коэффициента искажений Ки для периодического напряжения:
u=3+5 sin ω1t+2 sin 2 ω1t + sin 3 ω1t + 0,5 sin 4 ω1t В.
Ответы: А) Ки=0,52; В) Ки=0,72; С) Ки=0,82.
5.8. Укажите правильное значение коэффициента гармоник для напряжения:
u=5 sin ω1t + 0,5sin 2 ω1t + 0,1 sin 3 ω1t В.
Ответы: А) КГ=0,2; В) КГ=0,1; С) КГ=0,3.
Достарыңызбен бөлісу: |