Лабораторная работа 30 Моделирование на эвм переходных процессов в цепях первого порядка Выполнил студент Группы бст2004 Фамилия И. О

• Название: Лабораторная работа 30 Моделирование на эвм переходных процессов в цепях первого порядка Выполнил студент Группы бст2004 Фамилия И. О
• Дата: 28.09.2022
• Размер: 1.07 Mb.
• Имя файла: Primer_pochti_khoroshego_otcheta.docx
• Тип: Лабораторная работа; #702911

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций

Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени

Федеральное государственное бюджетное учреждение

высшего образования

“Московский Технический Университет Связи и Информатики”

Кафедра Теории электрических цепей

Лабораторная работа №30

«Моделирование на ЭВМ переходных процессов в цепях первого порядка»

Выполнил студент

Группы БСТ2004

Фамилия И.О.

Вариант №21

Проверил:

Доц. Микиртичан А.Г.

Москва 2022

Оглавление

1Цель работы 3

2Ход работы 3

3Предварительный расчет 3

3.1RC-цепь 4

3.2RL-цепь 7

4Вопросы для самопроверки 12

1. Цель работы

С помощью машинного эксперимента исследовать переходные процессы в цепях первого порядка

2. Ход работы

3. Предварительный расчет

τ_RC = R*C

(t) =

(t) =

(t) =

τ_RL = :

i(t) =

По предварительному расчету дано, что С1=0,25 мкФ, L1=45мГн
R1, Ом	20	40	80	160	320	640	1280	2560	5120
τRC, мкс	5*10-6	1*10-5	2*10-5	4*10-5	8*10-5	1,6*10-4	3,2*10-4	6,4*10-4	12,8*10-4
τRL, мкс	2,25*10-3	1,12*10-3	5,62*10-4	28,12*10-5	140,6*10-6	70,31*10-6	35,156*10-6	17,57*10-6	8,76*10-6

Таблица 1 – Предварительные расчёты

По экспериментальным данным
R1, Ом	20	40	80	160	320	640	1280	2560	5120
τRC, мкс	5,1*10-6	0,9*10-5	2*10-5	4*10-5	8,1*10-5	1,6*10-4	3,2*10-4	6,4*10-4	12,6*10-4
τRL, мкс	2,25*10-3	1,12*10-3	5,6*10-4	28,1*10-5	140,3*10-6	70,3*10-6	35,1*10-6	17,55*10-6	8,79*10-6

Таблица 2 - По экспериментальным данным

1. RC-цепь

Рисунок 1- Схема RC-цепи

Дано:

E₁=1 B,

R₁=160 Ом,

С₁=0,25 мкФ,

t ∈ [0;3τ_RC]
Предварительный расчет:

t × τ_RC (при R=160):

1. 
   0,2 * 0,00004 = 0,000008;
   
2. 
   0,4 * 0,00004 = 0,000016;
   
3. 
   0,6 * 0,00004 = 0,000024;
   
4. 
   0,8 * 0,00004 = 0,000032;
   
5. 
   1 * 0,00004 = 0,00004;
   
6. 
   1,2 * 0,00004 = 0,000048;
   
7. 
   1,4 * 0,00004 = 0,000056;
   
8. 
   1,8 * 0,00004 = 0,000072;
   
9. 
   2 * 0,00004 = 0,00008;
   
10. 
    2,2 * 0,00004 = 0,000088;
    
11. 
    2,4 * 0,00004 = 0,000096;
    
12. 
    2,6 * 0,00004 = 0,000104;
    
13. 
    2,8 * 0,00004 = 0,000112;
    
14. 
    3 * 0,00004 = 0,00012;
    

Расчет напряжение на конденсаторе:

Uc(t) = :

t,мкс	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4
Uc,В	0,181	0,329	0,451	0,550	0,632	0,698	0,734
t,мкс	1,8	2	2,2	2,4	2,6	2,8	3
Uc,В	0,834	0,864	0,889	0,907	0,923	0,939	0,950

Таблица 3


Рисунок 2 -График зависимости напряжения на конденсаторе
Напряжение на резисторе:

U_R (t) = :

t,мкс	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4
UL,В	0,818	0,670;	0,548	0,449	0,367	0,301	0,252
t,мкс	1,8	2	2,2	2,4	2,6	2,8	3
UL	0,165	0,135	0,110	0,094	0,078	0,060	0,049

Таблица 4



Р исунок 3 – График зависимости напряжения на резисторе

Расчет зависимость тока:

i(t) = :

t,мкс	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4
i,A	0,00511	0,00418	0,00343	0,00280	0,00229	0,00188	0,00157
t,мкс	1,8	2	2,2	2,4	2,6	2,8	3
i,A	0,00103	0,00084	0,00069	0,00056	0,00048	0,00038	0,00031

Т аблица 5

Р исунок 4- График зависимости тока



Р исунок 5 - Анализ переходного процесса в RC-цепи

Вывод: чем меньше емкость цепи и больше ее сопротивление, тем меньше постоянная времени и тем быстрее возрастает ток в цепи.

2. RL-цепь

Рисунок 6- Схема RL-цепи
Дано:

E1=1 B,

R1=160 Ом,

L1=45 мГн,

t ∈ [0;3τRC]

Предварительный расчет:

1. 
   0,2 * 0,00028 = 0,000056;
   
2. 
   0,4 * 0,00028 = 0,000112;
   
3. 
   0,6 * 0,00028 = 0,000168;
   
4. 
   0,8 * 0,00028 = 0,000224;
   
5. 
   1 * 0,00028 = 0,00028;
   
6. 
   1,2 * 0,00028 = 0,000336;
   
7. 
   1,4 * 0,00028 = 0,000392;
   
8. 
   1,8 * 0,00028 = 0,000504;
   
9. 
   2 * 0,00028 = 0,00056;
   
10. 
    2,2 * 0,00028 = 0,000616;
    
11. 
    2,4 * 0,00028 = 0,000672;
    
12. 
    2,6 * 0,00028 = 0,000728;
    
13. 
    2,8 * 0,00028 = 0,000784;
    
14. 
    3 * 0,00028 = 0,00084;
    

Расчет напряжение на катушке:

U_L(t) = :

t,мкс	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4
UL,В	0,819	0,671;	0,550	0,450	0,369	0,302	0,253
t,мкс	1,8	2	2,2	2,4	2,6	2,8	3
UL	0,166	0,136	0,111	0,095	0,079	0,061	0,050

Таблица 6

Р исунок 7- График зависимости напряжения на катушке от времени

Напряжение на резисторе:

U_R(t) = :

t,мкс	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4
UR,В	0,181	0,329	0,451	0,550	0,632	0,698	0,734
t,мкс	1,8	2	2,2	2,4	2,6	2,8	3
UR,В	0,834	0,864	0,889	0,906	0,921	0,939	0,950

Таблица 7

Рисунок 8- График зависимости напряжения на резисторе от времени

Зависимость тока:

i(t) = :

t,мкс	0,2	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4
i,A	0,00511	0,00418	0,00343	0,00280	0,00229	0,00188	0,00157
t,мкс	1,8	2	2,2	2,4	2,6	2,8	3
i,A	0,00103	0,00084	0,00069	0,00056	0,00051	0,00038	0,00031

Т аблица 8

Рисунок 9- График зависимости тока от времени

Рисунок 10 - Анализ переходного процесса в RL-цепи

Вывод: чем больше индуктивность цепи и меньше ее сопротивление, тем больше постоянная времени и тем медленнее спадает ток в цепи.

4. Вопросы для самопроверки

1) Что называется переходным процессом? Приведите примеры.

Переходным процессом называется процесс перехода цепи от одного установившегося режима к другому.

Пример: цепи, еще не подключившиеся к источнику электрического сигнала, т.е. цепи, в которых еще нет токов.

2) Какие цепи называются цепями первого порядка? Приведите пример.

Порядок электрической цепи определяется числом реактивных элементов.

Пример: Цепь первого порядка (n = 1) включает один реактивный элемент - индуктивность или емкость и любое число резистивных элементов и независимых источников питания.
3) Какой режим называется установившемся? Приведите пример.

Режим называется установившимся, если параметры цепи либо постоянны во времени, либо постоянны по амплитуде токи и напряжения.
4) Какой физический смысл постоянной временной цепи?

Физически постоянная времени цепи определяет время, в течение которого свободная составляющая тока или свободная составляющая напряжения в цепи уменьшается в e раз.
5) Как по графику рассчитать постоянную времени цепи.

τ =