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: 3 из 4

31
3.4. Повторите моделирование переходного процесса для емкости С
кр
3.5. Повторите моделирование переходного процесса при С = С2.
3.5.1. На дисплей выведите графики входного напряжения и u
C
(t).
По полученному графику u
C
(t) с помощью линейки определите величину периода свободных колебаний T
с и значения амплитуд напряжений u
C св
(t) и


св
с
c
u
t
T

. Рассчитайте величину декремента затухания Δ и занесите Δ и T
с в табл. 3.2. Обратите внимание на то, что при определении
 
св
с
u
t и


св
с
c
u
t
T

в интервале времени 0 ≤ t ≤ t
и значения этих величин, рассчи- танные на ПК, составят сумму собственной и вынужденной составляющих:
 
 
 
св вын
с
с
с
u
t
u
t
u
t


.
3.5.2. На дисплей выведите график входного напряжения, а также графики напряжений на элементах R, L, C.
3.6. Повторите пп. 3.5, 3.5.1 и 3.5.2 при С = С3.

32
4. Указания к защите
4.1. Отчет по лабораторной работе должен содержать:
– схему исследуемой цепи;
– расчетные формулы и таблицы с результатами предварительного расчета и анализа на ПК;
– графики рассчитанных на ПК временных зависимостей напряжений
 
C
u
t ,
 
L
u
t и
 
R
u
t с указанием соответствующего режима и величины добротности контура Q;
– заполненные табл. 3.2 и 3.3;
– показанное на комплексной плоскости расположение корней харак- теристического уравнения, рассчитанных согласно пп. 2.4, 2.5;
– выводы о влиянии величины емкости на добротность контура, пери- од собственных колебаний, декремент затухания и длительность переход- ного процесса.
4.2. Подготовьтесь к ответам на вопросы и решению типовых задач.
Контрольные вопросы
1. Какие колебания возникают в последовательном колебательном кон- туре при ступенчатом воздействии, при отключении воздействия, при воз- действии прямоугольного импульса?
2. Какие режимы собственных колебаний возможны в последователь- ном колебательном контуре, и чем они определяются?
3. Какие корни характеристического уравнения соответствуют каждо- му из этих режимов?
4. Какой физический смысл имеют вещественная и мнимая составляю- щие комплексно-сопряженных корней характеристического уравнения?
5. Какими соотношениями связаны параметры RLC-контура для каж- дого режима?
6. Как рассчитать значения С
кр
, L
кр
, R
кр
?
7. Как должны измениться потери в контуре (значение емкости С, ин- дуктивности L), чтобы критический режим перешел в апериодический? ко- лебательный?
8. Может ли частота собственных (свободных) колебаний ω
c
в контуре
RLС быть выше (равна, ниже) резонансной частоты ω
0
этого же контура?
9. Что понимают под начальными условиями для RLС-контура?
10. Как величина добротности контура влияет на режим собственных колебаний?
11. Как величина добротности влияет на период собственных (свобод- ных) колебаний, декремент затухания и длительность переходного процесса?

33
Лабораторная работа 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
1. Цель работы
Экспериментально исследовать переходные процессы в последователь- ном колебательном контуре RLC при воздействии прямоугольного импульса.
2. Задание на самостоятельную подготовку к работе
2.1. Изучите методы анализа переходных процессов в цепях, содер- жащих R, L, C и особенности определения реакций в этих цепях при воз- действии прямоугольного импульса.
2.2. В соответствии со своим номером варианта выпишите из табл. 4.1 значения параметров RLC-контура (рис. 4.1) и рассчитайте значение С
кр
, при котором возникает критический режим, используя соотношение R
кр
= 2
L
C
Полученное значение С
кр занесите в табл. 4.3.
2.3. Определите, какой режим будет при C1 и С2. Качественно по- стройте графики
 
C
u
t при С1 и С2 при воздействии прямоугольного им- пульса t
и
= 200 мкс.
Рис. 4.1 2.4. Рассчитайте С3 так, чтобы период свободных колебаний T
с
= 50 мкс:
2 2
2 1
4
c
T
R
LC
L



2.5. Рассчитайте и запишите в табл. 4.2 и 4.3 следующие величины: а) добротность контура при разных значениях емкости С1, С2, С3, С
кр
;
L
C
Q
R


34
б) значение периода свободных колебаний T
с при С = С2 2
2 2
2
;
1 4
c
c
T
R
LC
L






в) корни характеристического уравнения p
1
и p
2
, величины декремен- та затухания Δ и логарифмического декремента затухания αT
с при С = С2 и
С = С3 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

 
 

   

Таблица 4.1
Значения параметров RLC-контура
Вариант
Лаборатория 1
Лаборатория 2
R,
Ом
L, мГн
C1, мкФ
C2, мкФ
R,
Ом
L, мГн
C1, мкФ
C2, мкФ
1 144 3,14 0,75 0,05 144 4,64 0,95 0,045 2
234 6,364 0,7 0,025 234 6,28 0,72 0,028 3
146 4,46 0,95 0,056 146 4,8 0,95 0,05 4
230 6,878 0,65 0,04 230 6,9 0,75 0,04 5
228 7,88 0,85 0,032 228 6,86 0,82 0,038 6
228 4,677 0,55 0,026 228 5,08 0,65 0,028 7
209 4,458 0,75 0,03 209 4,654 0,75 0,035 8
212 4,510 0,69 0,052 230 5,24 0,85 0,05 9
234 4,774 0,62 0,025 234 4,54 0,65 0,028 10 231 6,994 0,72 0,035 231 6,42 0,85 0,04 11 116 2,21 0,85 0,055 116 1,8 0,84 0,06 12 212 4,51 0,85 0,027 231 5,24 0,88 0,035 2.6. Рассчитайте и занесите в табл. 4.3 корни характеристического уравнения p
1
и p
2 при С = С1 и С = С
кр
, используя формулу
2 2
1,2
o
p
     
2.7. Покажите на комплексной плоскости расположение корней харак- теристического уравнения при различных значениях емкости С1, С
кр
, С2,
С3 с указанием соответствующей величины добротности
Q

35
3. Задание для экспериментальной работы
3.1. Для экспериментального исследования переходного процесса в по- следовательном колебательном контуре соберите цепь рис. 4.2.
Рис. 4.2 3.2. Подготовьте к работе генератор Г5-60 и осциллограф С1-83. Ус- тановите на Г5-60 напряжение 1 В, длительность импульсов t
и
= 200 мкс, период их следования Т = 660 мкс.
На 1-й канал осциллографа подайте напряжение с сопротивления R
2
, а на второй канал – с емкости C. Получите на экране осциллографа с 1-го канала изображение одного импульса размером 4 × 4 дел. Получите на эк- ране осциллографа со 2-го канала изображение напряжения
 
с
u t , соответ- ствующее импульсу 1-го канала. При всех дальнейших измерениях ручки
«время/дел» и «V/дел» не трогайте.
3.3. Установите емкость С = С1 и снимите соответствующую ос- циллограмму.
3.4. Установите С = С2. Снимите осциллограмму
 
с
u t . Нанесите на осциллограмме точки на оси абсцисс, соответствующие началу импуль- са, его окончанию, измерьте значение периода свободных колебаний T
с
, значения напряжений
 
св
с
u
t и


св
с
c
u
t
T

, вычислите их отношение
( )
(
)
c
c
c
u t
u t
T
 

, логарифмический декремент затухания ln
c
T
  
,
1
p ,
2
p .
Результаты эксперимента запишите в табл. 4.2.

36
3.5. Повторите эксперимент для емкости С = С3. Сделайте вывод о за- висимости периода свободных колебаний и логарифмического декремента от величины емкости контура.
Таблица 4.2
Результаты предварительного расчета и эксперимента
Предвари- тельный расчет
C, мкс
Q
c
T
, мкс
c
T
e

 
c
T

1,2
c
p
j
   
,
1/с
С2
С3 50
Результаты эксперимента
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 4.3
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
4. Указания защите
4.1. Отчет должен содержать:
– схему исследуемой цепи;
– заполненные табл. 4.2 и 4.3;
– осциллограммы напряжений
 
с
u t
с указанием соответствующего режима и величины добротности контура;
– показанное на комплексной плоскости расположение корней харак- теристического уравнения, рассчитанных по пп. 2.5 и 2.6;
– выводы о влиянии величины емкости на добротность контура, пери- од собственных колебаний, декремент затухания и длительность переход- ного процесса
4.2. Подготовьтесь к ответам на вопросы и решению типовых задач.

37
Контрольные вопросы
1. Какие колебания возникают в последовательном колебательном кон- туре при ступенчатом воздействии, при отключении воздействия, при воз- действии прямоугольного импульса?
2. Какие режимы собственных колебаний возможны в последователь- ном колебательном контуре, и чем они определяются?
3. Какие корни характеристического уравнения соответствуют каждо- му из этих режимов?
4. Какой физический смысл имеют вещественная и мнимая состав- ляющие комплексно-сопряженных корней характеристического уравнения?
5. Какими соотношениями связаны параметры RLC-контура для каж- дого режима?
6. Как рассчитать значения С
кр
, L
кр
, R
кр
?
7. Как должны измениться потери в контуре (значение емкости С, ин- дуктивности L), чтобы критический режим перешел в апериодический? ко- лебательный?
8. Может ли частота собственных (свободных) колебаний
c

в конту- ре RLС быть выше (равна, ниже) резонансной частоты
o

этого же контура?
9. Что понимают под начальными условиями для RLС-контура?
10. Как величина добротности контура влияет на режим собственных колебаний?
11. Как величина добротности влияет на период собственных (свобод- ных) колебаний, декремент затухания и длительность переходного процесса?

38
Лабораторная работа 5
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ
ЛИНЕЙНОЙ ПАССИВНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
НА СПЕКТР КОЛЕБАНИЙ НЕГАРМОНИЧЕСКОГО
ПЕРИОДИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
1. Цель работы
Изучение спектрального метода анализа электрических цепей.
2. Задание на самостоятельную подготовку к работе
2.1. Изучите методику спектрального ана- лиза колебаний при периодическом негармо- ническом воздействии на электрическую цепь.
2.2. Рассчитайте спектры амплитуд и фаз колебания
 
1
u t на входе RC-цепи (рис. 5.1), если
 
1
u t представляет собой периодическую последовательность прямоугольных импульсов
(рис. 5.2) и представлено рядом Фурье:
 


1 0
1 1
cos
mk
k
k
u t
U
U
k
t




  

Параметры периодической последовательности импульсов: амплитуда импульсов U1 = 5 В, период следования импульсов Т = 70 мкс, длительно- сти импульсов t
и
= (20 + n) мкс (n – номер варианта).
Рис. 5.2
Расчет выполните для первых десяти гармоник, полагая τ = RC = t
и
Спектр амплитуд и фаз воздействия
 
1
u t :
Рис. 5.1

39
 
1 1
0
;
U
U
Q

 
1 1
2
sin
;
1, 2, 3,
, 10
mk
U
k
U
k
k
Q






скважность и
T
Q
t

;
, целая часть числа ,
180 .
mk
m
m
m
n
  

 

Результаты расчета запишите в табл. 5.1.
2.3. Рассчитайте спектры амплитуд и фаз колебания
2
( )
u t на выходе
RC-цепи (рис. 5.1), если известно, что:
 






2 0
1 1
1 1
(0)
cos
mk
k
k
u t
U
H
U
H jk
k
t
k






     

Расчет выполните по формулам:
 
 
 
2 1
0 0
0
;
U
H
U


 


 
2 1
1
;
mk
mk
U
H jk
U

 


2 1
1 1
2
;
k
k
k
T

     
 
Выражение для комплексной передаточной функции RC-цепи (рис. 5.1) при τ = t
и имеет вид






1 1
1 1
2 1
j
k
H jk
H jk
e
k
j
RC
T
 
 




Результаты расчета запишите в табл. 5.1.
3. Задание для экспериментальной работы
3.1. Выбрав значение сопротивления R5 на макете порядка 1500 Ом, рассчитайте величину емкости и
5
t
C
R

3.2. Соберите цепь по схеме рис. 5.3.
Вход фильтра гармоник, который представляет собой набор высоко- добротных колебательных контуров, имеющих кратные резонансные час- тоты, подключите к выходу генератора Г5-60 (рис. 5.3, клемма 1). К этой же клемме подключите вход 1-го канала осциллографа.

40
Рис. 5.3 3.3. Переключателями на панели генератора Г5-60 установите расчет- ные значения Т, t
и,
, U
1
Таблица 5.1
Результаты предварительного расчета
k
 
1
mk
U
,
В
1k

,
градусы
1
(
)
H jk



1
k
 
, градусы
 
2
mk
U
,
В
2k

,
градусы
0 1
2 3
4 5
6 7
8 9
10 3.4. Переключатель фильтра гармоник установите в положение 1 (по- ложение ручки переключателя соответствует номеру выделяемой гармо- ники). Поворачивая ручку настройки на панели фильтра, добейтесь макси- мума показаний вольтметра В3-38. При точной настройке на частоту первой гармоники осциллограммы колебаний
 
1
u t на входе и
 
ф1
u
t на вы- ходе фильтра гармоник должны соответствовать рис. 5.4.

41
Рис. 5.4
Измерьте вольтметром действующее значение напряжения U
ф1 и за- пишите его значение в табл. 5.2.
Снимите осциллограммы
 
1
u t и
 
(1)
ф1
u
t
3.5. Последовательно устанавливая переключатель фильтра в положе- ние 2–5 и настраивая фильтр по максимуму показаний вольтметра, измерь- те напряжения
(1)
фk
U
. Результаты измерений запишите в табл. 5.2. Снимите осциллограммы
 
1
u t и
 
(1)
фk
u
t
3.6. Подключите вход фильтра гармоник к выходу RC-цепи (клемма 2 на рис. 5.4). Измерьте действующие значения напряжения на выходе фильтра
(2)
фk
U
. Результаты измерений запишите в табл. 5.2. Снимите осцил- лограммы
   
1 2
,
u t
u t .
3.7. По измеренным значениям
(1)
фk
U
,
( 2)
фk
U
вычислите амплитуды гармоник ф
ф
2
,
k
mk
U
U
H


где ф
H – коэффициент передачи фильтра (его значение указано на макете).
Таблица 5.2
Результаты эксперимента
Т= мкс t
и
= мкс и
T
Q
t


RC-цепь
(рис. 5.1)
k
1 2
3 4
5
(1)
фk
U
, В
(1)
mk
U
, В
(2)
фk
U
, В
(2)
mk
U
, В