7 лб фоэ. Контрольные вопросы для самопроверки. Предназначен для студентов, обучающихся по направлениям 10. 03. 01

• Название: Контрольные вопросы для самопроверки. Предназначен для студентов, обучающихся по направлениям 10. 03. 01
• Анкор: 7 лб фоэ
• Дата: 24.11.2021
• Размер: 1.45 Mb.
• Имя файла: 7_labpraktch2.pdf
• Тип: Контрольные вопросы; #281474
• страница: 2 из 4

17
Кривые
 
R
u
t и
 
L
u
t при воздействии прямоугольного импульса на- пряжения на цепь приведены на рис. 2.5.
Риc. 2.5
Постоянная времени легко определяется графически по любой реак- ции, характеризующей переходный процесс.
2.5. Используя приведенные соотношения и данные табл. 2.1 для сво- его номера варианта, рассчитайте постоянную времени цепи для шести комбинаций R и L и заполните табл. 2.5.
2.6. Рассчитайте
 
     
0 ,
,
0 ,
С
С
L
L
u
u
i
i


и постоянную времени цепи
τ
для цепей, соответствующих своему номеру варианта, пользуясь табл. 2.6. Данные расчета занесите в табл. 2.7.
Таблица 2.1
Значения параметров RC и RL цепей
Номер варианта
R1,
Ом
R2,
Ом
C1, мкФ
C2, мкФ
C3, мкФ
L1, мГн
L2, мГн
L3, мГн
1 200 500 0,10 0,2 0,3 25 30 35 2
300 600 0,08 0,16 0,24 15 30 45 3
250 500 0,12 0,24 0,36 12 24 36 4
200 500 0,11 0,22 0,33 14 26 38 5
200 300 0,2 0,4 0,6 14 25 36 6
300 500 0,9 0,18 0,27 16 32 48 7
200 450 0,13 0,26 0,39 24 30 36 8
250 400 0,14 0,28 0,42 25 30 35 9
200 400 0,15 0,3 0,45 16 26 36 10 100 300 0,16 0,32 0,48 8
13 18 11 150 250 0,17 0,34 0,51 10 18 26 12 150 300 0,18 0,36 0,54 16 21 26 13 200 300 0,19 0,38 0,57 18 28 38

18
Таблица 2.2
Результаты предварительного расчета для RC-контура
0 ≤ t ≤ t
и
t ≥ t
и
t

t, мкс
t
e


 
1
C
u
t
,
В
 
1
R
u
t
,
В и
(
)
t
t


t, мкс и
(
)
t t
e



 
1
C
u
t
,
В
 
1
R
u
t
,
В
0 0
t
и
0,67 0,67 1,00 1,00 1,33 1,33 2,00 2,40 2,40 3,00
t

t
и
5,00
Таблица 2.3
Таблица результатов расчета и анализа на ПК для RC-контура
Задано
Получено
R1 = Ом
R2 = Ом
С1 = мкФ
С2 = мкФ
С3 = мкФ
С1 = мкФ
С2 = мкФ
С3 = мкФ
Результаты расчета
τ, мкс
Результаты анализа на ПК
τ, мкс
Таблица 2.4
Результаты предварительного расчета для RL-контура
0 ≤ t ≤ t
и
t ≥ t
и
t

t, мкс
t
e


 
1
R
u
t
,
В
 
1
L
u
t
,
В и
(
)
t
t


t, мкс и
(
)
t t
e



 
1
R
u
t
,
В
 
1
L
u
t
,
В
0 0
t
и
0,67 0,67 1,00 1,00 1,33 1,33 2,00 2,40 2,40 3,00
t

t
и
5,00

19
Таблица 2.5
Таблица результатов расчета и анализа на ПК для RL-контура
Задано
Получено
R1 = Ом
R2 = Ом
L1 = мГн
L2 = мГн
L3 = мГн
L1 = мГн
L2 = мГн
L3 = мГн
Результаты расчета
τ, мкс
Результат анализа на ПК
τ, мкс
Таблица 2.6
Варианты RC- и RL-цепей
Номер варианта
RC-цепь
RL-цепь
1
C = 0,2 мкФ
R = 200 Ом; U
0
= 3 В
L = 20 мГн
R = 200 Ом; U
0
= 2 В
2
C = 0,2 мкФ
R = 200 Ом; I
0
= 0,4 А
L = 20 мГн
R = 200 Ом; U
0
= 1 В
3
C = 0,2 мкФ
R = 200 Ом; U
0
= 3 В
L = 20 мГн
R = 200 Ом; U
0
= 6 В
4
C = 0,2 мкФ
R = 200 Ом; U
0
= 1 В
L = 20 мГн
R = 200 Ом; I
0
= 0,8 А

20
Продолжение табл. 2.6
Номер варианта
RC-цепь
RL-цепь
5
C = 0,2 мкФ
R = 200 Ом; U
0
= 2В
L = 20 мГн
R = 200 Ом; I
0
= 0,2 А
6
C = 0,2 мкФ
R = 200 Ом; U
0
= 2 В
L = 20 мГн
R = 200 Ом; U
0
= 1 В
7
C = 0,2 мкФ
R = 200 Ом; U
0
= 5 В
L = 20 мГн
R = 200 Ом; I
0
= 0,2 А
8
C = 0,2 мкФ
R = 200 Ом; I
0
= 0,1 А
L = 20 мГн
R = 200 Ом; U
0
= 2 В
9
C = 0,2 мкФ
R = 200 Ом; I
0
= 0,2 А
L = 20 мГн
R = 200 Ом; I
0
= 0,3 А

21
Окончание табл. 2.6
Номер варианта
RC-цепь
RL-цепь
10
C = 0,2 мкФ
R = 200 Ом; U
0
= 4 В
L = 20 мГн
R = 200 Ом; U
0
= 4 В
11
C = 0,2мкФ
R = 200 Ом; I
0
= 0,2 А
L = 20 мГн
R = 200 Ом; U
0
= 1 В
12
C = 0,2мкФ
R = 200 Ом; I
0
= 0,8 А
L = 20 мГн
R = 200 Ом; I
0
= 0,2 А
13
C = 0,2мкФ
R = 200 Ом; I
0
= 0,8 А
L = 20 мГн
R
1
= 200 Ом; U
0
= 1 В
Таблица 2.7
Результаты расчетов
RC-цепь
RL-цепь
 
0
С
u
, В
 
С
u

, В
τ, мкс
 
0
L
i
, А
 
L
i

, А
τ, мкс
Результаты расчета
Результаты анализа на ПК

22
3. Задание для работы в компьютерном классе
3.1. Загрузите программу FASTMEAN. Описание работы с программой приведено в приложении.
3.2. Постройте на экране дисплея схему последовательного RC-кон- тура, показанного на рис. 2.2.
Ко входу контура подсоедините источник напряжения. Смоделируйте источник прямоугольных импульсов с t
и
= 200 мкс.
Задайте следующие параметры источника напряжения:
Тип источника – меандр
Частота (f) – 1 кГц,
Коэффициент заполнения (К) – 20 %,
Макс.напряжение (U
max
) – 1 В,
Мин.напряжение (U
min
) – 0 В,
Длительность фронта (tfr) – 1 нс,
Задержка включения (delay) – 0 пер.
3.3. Задайте значения параметров пассивных элементов RC-контура в соответствии со своим номером варианта, пользуясь табл. 2.1. В качестве начальных параметров элементов выберите значения R = R1и С = С1. Рас- считайте временные характеристики u
C
(t) и u
R
(t), выбрав для этого в меню
«Анализ» → «Переходный процесс». Выведите сначала на дисплей графики входного напряжения и напряжения на емкости, а затем – графики входного напряжения и напряжения на сопротивлении. Конечное время (t
max
) в меню
«Переходный процесс» возьмите равным 400 мкс, шаг расчета t
max
/1000.
Для изменения параметра С используйте опцию «параметр» в меню
«Переходный процесс». В качестве начального значения С введите значение
С1, а в качестве конечного – заданное значение С3. Установите число графи- ков равное трем.

23
По графикам напряжения на емкости при помощи электронной ли- нейки определите значение постоянной времени цепи τ на уровне 0,63 для трех значений емкости:
Измеренные значения τ запишите в табл. 2.3.
3.4. Повторите измерения для R2и трех значений емкости из табл. 2.1.
Результаты измерений τ запишите в табл. 2.3.
3.5. Постройте на экране дисплея схему последовательного RL-кон- тура, показанного на рис. 2.4.
Ко входу контура подсоедините источник напряжения. Смоделируйте источник прямоугольных импульсов с t
и
= 200 мкс (п. 3.2).
3.6. Задайте значения параметров пассивных элементов RL-контура в соответствии со своим номером варианта, пользуясь табл. 2.1. В качестве параметров элементов выберите значения R = R1 и L = L1. Рассчитайте временные характеристики
 
L
u
t и
 
R
u
t , для чего выберите в меню
«Анализ» → «Переходный процесс». Выведите сначала на дисплей графи- ки входного напряжения и напряжения на сопротивлении, а затем графики входного напряжения и напряжения на индуктивности. Конечное время
(t
max
) в меню «Переходный процесс» возьмите равным 400 мкс, шаг расче- та t
max
/1000.
Для изменения параметра L используйте опцию «параметр» в меню
«Переходный процесс». В качестве начального значения L введите значение
L1, а в качестве конечного – заданное значение L3. Установите число графи- ков равное трем.

24
По графикам напряжения на сопротивлении при помощи электронной линейки определите значение постоянной времени цепи τ на уровне 0,63 для трех значений L.
Измеренные значения τ запишите в табл. 2.5.
3.7. Повторите измерения для R2и трех значений L из табл. 2.1. Ре- зультаты измерений τ запишите в табл. 2.5.
3.8. Постройте на экране дисплея схему разветвленной RС-цепи, соот- ветствующей своему номеру варианта (табл. 2.6). Ко входу подсоедините источник постоянного тока или напряжения. Задайте значение задающего напряжения или тока, параметры R и С, соответствующие своему заданию.
Выберите следующие параметры ключа:

25
Пронумеруйте узлы. Выберите в меню «Анализ» → «Переходный процесс». Выведите на дисплей график напряжения на емкости. Конечное время (t
max
) в меню «Переходный процесс» возьмите равным 1 мс, шаг расчета t
max
/1000.
По графику определите
   
0 ,
С
С
u
u

и постоянную времени цепи τ
(на уровне 0,63 от максимального значения
 
).
С
u
t
Получившиеся данные занесите в табл. 2.7.

26
3.9. Постройте на экране дисплея схему разветвленной RL-цепи, соот- ветствующей своему номеру варианта (табл. 2.6). Ко входу подсоедините источник постоянного тока или напряжения. Задайте значение задающего напряжения или тока, параметры R и L, соответствующие своему заданию.
Параметры ключа выбирайте также, как в п. 3.8. Пронумеруйте узлы. Вы- берите в меню «Анализ» → «Переходный процесс». Выведите на дисплей график тока через индуктивность. Конечное время (t
max
) в меню «Переходный процесс» возьмите равным 1 мс, шаг расчета t
max
/1000. По графику опре- делите
   
0 ,
L
L
i
i

и постоянную времени цепи τ (на уровне 0,63 от мак- симального значения
 
).
L
i
t
Получившиеся данные занесите в табл. 2.7.
4. Указания к защите
4.1. Отчет по лабораторной работе должен содержать:
– схемы исследуемых цепей;
– результаты предварительного расчета в виде графиков зависимостей напряжений u
C
(t), u
L
(t) и u
R
(t),
построенные по данным, приведенным в табл. 2.2 и 2.4;
– графики рассчитанных на ПК временных зависимостей напряжений
u
C
(t) и u
R
(t)
для последовательного RC-контура; u
R
(t) и u
L
(t) для последова- тельного RL-контура; u
C
(t) и i
L
(t) для разветвленных цепей из табл. 2.6;
– заполненные табл. 2.2–2.5, 2.7;
– выводы о влиянии величин R и C на длительность переходного про- цесса в RC-контуре;
– выводы о влиянии величин R и L на длительность переходного про- цесса в RL-контуре;
4.2. Подготовьтесь к ответам на вопросы и решению типовых задач.

27
Контрольные вопросы
1. Что такое переходный процесс? В каких цепях он возникает и почему?
2. Назовите причины возникновения переходных колебаний.
3. При каком условии переходный процесс называют свободным?
4. Сформулируйте законы коммутации.
5. Что называется постоянной времени цепи?
6. Как графически найти постоянную времени цепи?
7. Как практически оценивается время переходного процесса?
8. Как влияют изменения параметров R и С на переходный процесс в последовательной цепи?
9. Как влияют изменения параметров R и L на переходный процесс в последовательной цепи?

28
Лабораторная работа 3
АНАЛИЗ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ FASTMEAN
1. Цель работы
С помощью программы FASTMEAN смоделировать переходные про- цессы в последовательном колебательном контуре и исследовать влияние параметров контура на режимы колебаний.
2. Задание на самостоятельную подготовку к работе
2.1. Изучите теоретические вопросы, связанные с анализом переход- ных колебаний в последовательном колебательном контуре.
2.2. Каковы особенности анализа колебаний в последовательном ко- лебательном контуре при воздействии прямоугольного импульса?
2.3. В соответствии со своим номером варианта выпишите из табл. 3.1 значения параметров RLC-контура (рис. 3.1) и рассчитайте значение С
кр
, при котором возникает критический режим, используя соотношение R
кр
= 2
L
C
Полученное значение С
кр запишите в табл. 3.3.
Рис. 3.1 2.4. Рассчитайте и запищите в табл. 3.2 и 3.3 следующие величины: а) добротность контура при разных значениях емкости С1, С2, С3, С
кр
:
;
L
C
Q
R

б) значения периода свободных колебаний T
с при С = С2 и С = С3:

29
2 2
2 2
;
1 4
c
c
T
R
LC
L






в) корни характеристического уравнения р
1
и р
1
, величины декремен- та затухания Δ и логарифмического декремента затухания ln
c
T
  
при
С = С2 и С = С3, используя формулы:
1,2
;
c
p
j
   
2 2
2 2
1
;
;
1
;
2 2
4
o
c
o
c
o
R
L
Q
Q

 

        


( )
1
;
; ln
(
)
c
T
c
o
c
c
c
u t
e
T
u t
T
LC

 
 

   

2.5. Рассчитайте и запишите в табл. 3.3 корни характеристического уравнения р
1
и р
2
при С = С1 и С = С
кр
:
2 2
1,2
o
p
     
2.6. Покажите на комплексной плоскости расположение корней харак- теристического уравнения при различных значениях емкости С1, С
кр
, С2,
С3 с указанием соответствующей величины добротности
Q
Таблица 3.1
Значения параметров RLC-контура
Вариант
Параметры RLC-контура
R, Ом
L, мГн
C1, мкФ
C2, мкФ
С3, мкФ
1 144 3,14 1,5 0,05 0,0195 2
234 6,364 1,4 0,025 0,0097 3
146 4,46 1,8 0,056 0,014 4
230 6,878 1,6 0,04 0,0091 5
228 7,88 1,3 0,032 0,0079 6
228 4,677 1,2 0,026 0,0131 7
209 4,458 1,1 0,03 0,0137 8
143 4,606 1,7 0,052 0,0136 9
234 4,774 1,2 0,025 0,0128 10 231 6,994 1,4 0,035 0,0089 11 116 2,21 1,5 0,055 0,0275 12 212 4,51 1,3 0,027 0,0136

30
Таблица 3.2
Результаты расчета и анализа на ПК
Предвари- тельный расчет
C, мкс
Q
c
T
, мкс
c
T
e

 
c
T

1,2
c
p
j
   
, 1/с
С2
С3
Результаты анализа на ПК
Измеряется по графикам
Вычисляется по данным измерений
T
с
( )
(
)
c
c
c
u t
u t
T
 

ln
c
T
  
1,2
ln
2
,
c
c
p
j
T
T


 

1/с
С2
C3
Таблица 3.3
Результаты расчета Q, р
1
и р
2
C, мкФ
Q
2 2
1
o
p
     
2 2
2
o
p
     
С1 задано
С
кр
3. Задание для работы в компьютерном классе
3.1. Загрузите программу FASTMEAN. Описание работы с програм- мой приведено в приложении.
3.2. Постройте на экране дисплея схему последовательного RLC-кон- тура, показанного на рис. 3.1. Ко входу контура подсоедините источник на- пряжения. Смоделируйте источник прямоугольных импульсов с t
и
= 200 мкс.
Задайте следующие параметры источника напряжения:
Тип источника – меандр,
Частота (f) – 1 кГц,
Коэффициент заполнения (К) – 20 %,
Макс. напряжение (U
max
) – 1 В,
Мин. напряжение (U
min
) – 0 В,
Длительность фронта (tfr) – 1 нс,
Задержка включения (delay) – 0 пер.
3.3. Задайте значения параметров пассивных элементов RLC-контура, пользуясь табл. 3.1. В качестве параметра емкости С выберите значение
С1. Рассчитайте временные характеристики u
C
(t), u
L
(t) и u
R
(t), выбрав в меню «Анализ» → «Переходный процесс». Выведите на дисплей график входного напряжения, а также графики напряжений на элементах R, L и С.
Конечное время (t
max
) в меню «Переходный процесс» возьмите равным 400 мкс, шаг расчета t
max
/1000.