Інерційні електричні кола

Міністерство освіти та науки України Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

ЗВІТ про виконання лабораторної роботи з курсу «Електротехніка»

Тема роботи: Інерційні електричні кола Виконав ст.гр.ДЕ-81:

Соверченко Д.В.

Київ 2011

Мета роботи: метою лабораторної роботи є дослідження засобами комп’ютерного моделювання:

1. Вільних і примушених процесів в лінійних інерційних електричних колах

2. Залежність характеру і тривалості перехідних процесів від параметрів електричного кола

3. Методики вимірювання параметрів електричного кола за осцилограмами перехідних процесів.

Завдання:

1. Дослідити перехідні процеси в RL-колі, рис. 1. В цій схемі реле Р підключає RL-коло до джерела постійної напруги Е1, після чого в колі виникає примушений процес. Потім реле замикає RL-коло і в колі протікає вільний процес. Реле перемикається напругою від джерела Е2. Джерело напруги кероване струмом Т перетворює коливання струму в RL-колі в пропорційне коливання напруги, яке через перемикач S подається на вхід каналу В осцилографа. На канал В через перемикач S можна подати також коливання напруги на індуктивності. На вхід каналу, А подається вхідна напруга RL-кола.

Зняти осцилограми вхідної напруги, напруги на індуктивності і струму, встановивши опір R=10 Ом, індуктивність L=100; 50; 20 мГн. Порівняти отримані осцилограми з графіками, рис. 5.2. Дослідити, як змінюються перехідні процеси при зміні параметрів RL-кола.

Зауваження. При перемиканні ключа S необхідно настроювати чутливість каналу В так, щоб отримати оптимальний розмір осцилограми на екрані осцилографа.

Розрахувати сталу часу при заданих параметрах RL-кола за формулою. Виміряти величину сталої часу за осцилограмами, перемкнувши осцилограф у розгорнуте зображення, за методикою, описаною в п. 2.2. Сталу часу визначити як час Т2-Т1, за який напруга індуктивності зменшиться до 0,37 від початкової величини, див.рис.5.9. Порівняти виміряні величини сталої часу з розрахованими.

2. Дослідити перехідні процеси в RC-колі, рис. 5.10. Схема цього кола аналогічна до рис. 5.8, і відрізняється лише тим, що індуктивність L замінена на ємність С. Зняти осцилограми вхідної напруги, напруги на ємності і струму, встановивши опір R=10 кОм і ємність С=1,0; 0,5; 0,2 мкФ. Порівняти отримані осцилограми з графіками, рис. 5.5. Дослідити, як змінюються перехідні процеси при зміні параметрів RC-кола. Розрахувати сталу часу при заданих параметрах RC-кола за формулою. Виміряти величину сталої часу за осцилограмами, перемкнувши осцилограф у розгорнуте зображення. Сталу часу визначити як Т2-Т1, за який струм зменшиться до 0,37 від початкової величини. Порівняти виміряні величини сталої часу з розрахованими.

3. Дослідити перехідні процеси в RLC-колі, рис. 5.11. Зняти осцилограми вхідної напруги, напруги на ємності і струму, встановивши такі параметри:

а) L= 1 Гн, С=1 мкФ, R = 200Ом, 500Oм, 1 кОм, 2кОм;

б) R = 200 Ом, L= 1 Гн, С = 0,5 мкФ, 1 мкФ, 2мкФ;

в) R= 200Ом, С=1 мкФ, L = 0,5Гн, 1 Гн, 2Гн.

Пояснити отримані осцилограми і їх залежність від параметрів схеми, аналізуючи формулу (5.14).

4. Застосувати методику якісного аналізу перехідних процесів до схеми, рис. 5.12. В цій схемі перехідні процеси виникають при замиканні і розмиканні контактів реле Р, яке керується напругою джерела Е2. Зняти осцилограми напруг в вузлах, а та b, а також струму. Осцилограма струму отримується за допомогою перетворювача струм-напруга ЕЗ. За допомогою осцилографа в розширеному зображенні виміряти початкові і усталені величини напруг і струму. За величинами параметрів схеми, рис. 5.12, розрахувати початкові і усталені величини напруг і струму і порівняти їх з виміряними експериментально. При цих розрахунках застосувати закони неперервності.

електричне коло лінійний осцилограма Рис. 1. Схема дослідження Рис. 2. при L=100мГн Рис. 3. при L=50мГн Рис. 4. при L=50мГн

1.1 розрахунок сталої часу:

при L=100мГн:

мс при L=50мГн:

мс при L=10мГн:

мс

Для перевірки правильності знаходження сталої часу ми виміряли сталу часу за осцилограмами, перемкнувши осцилограф у розгорнуте зображення. Сталу часу визначили як час Т2-Т1, за який напруга на індуктивності зменшиться до 0,37 від початкової величини. Виміряні значення сталої часу майже зійшлися з розрахованими, розбіжності в значеннях можна пояснити похибкою задання часу Т2 та Т1.

Можемо зробити висновок, що зі зменшенням індуктивності стала часу зменшується.

Рис. 5.Схема дослідження Рис. 6. при С=1,0мкФ Рис. 7. при С=0,5мкФ Рис. 8. при С=0,2мкФ розрахунок сталої часу:

при С=1,0мкФ:

мс при С=0,5мкФ:

мс при С=0,2мкФ:

мс Для перевірки правильності знаходження сталої часу ми виміряли сталу часу за осцилограмами, перемкнувши осцилограф у розгорнуте зображення. Сталу часу визначили як час Т2-Т1, за який струм на ємності зменшиться до 0,37 від початкової величини. Виміряні значення сталої часу майже зійшлися з розрахованими, розбіжності в значеннях можна пояснити похибкою задання часу Т2 та Т1.

Можемо зробити висновок, що зі зменшенням ємності стала часу зменшується.

Рис. 9. схема дослідження Рис. 10. при R=200 Oм Рис. 11. при R=500 Oм Рис. 12. при R=1 кOм Рис. 13. при R=2 кOм

Висновок У даній лабораторній роботі ми проводили дослідження перехідних процесів у електричних колах, що означає що електричне коло, що здійснює які-небудь комутації в усталеному режимі переходить у новий усталений режим не відразу, а через деякий час, у силу інерційності. Такі кола моделюються схемами, що містять реактивні елементи — ємності та індуктивності.