Лабораторная работа ЭиЭ (новая переходные процессы). Лабораторная работа Переходные процессы в линейных цепях постоянного тока
![]()
|
Лабораторная работа «Переходные процессы в линейных цепях постоянного тока» Цель работы: Экспериментальное исследование переходных процессов при включении и коротком замыкании неразветвленных линейных цепей постоянного тока. Исследование влияния параметров электрической цепи на характере переходных процессов. Краткие теоретические сведения: При коммутациях или авариях в электрической цепи имеют месте переходные процессы - процессы перехода цепи из одного установившегося режима работы к другому, отличному от предыдущего. В цепях с реактивными элементами L, С за время переходного процесса происходит перераспределение энергии, запасенной в конденсаторе в форме электрического поля: ![]() и в индуктивной катушке в форме магнитного поля: ![]() Поэтому процесс не может произойти мгновенно. Действительно, скачкообразное изменение энергии привело бы к выделению в индуктивностях и емкостях бесконечно больших мощностей, что лишено физического смысла. Принимают, что коммутация происходит в момент времени t = 0, тогда iL(0-) = iL(0+), uC(0-) = uC(0+), (1) где iL(0-) и uC(0-) - значения тока и напряжения непосредственно перед коммутацией; iL(0+) и uC(0+) - начальные значения тока в индуктивности и напряжения на емкости в первый момент времени после коммутации называемые независимыми начальными условиями, так как они определяются непосредственно из законов коммутации. Все остальные токи и напряжения на элементах цепи в первый момент времени после коммутации определяются из расчета схемы для момента времени t = 0+ и называются зависимыми начальными условиями. Следует указать, что все токи и напряжения, не связанные законами коммутации, могут изменяться скачкообразно. Описание лабораторной установки: Лабораторная работа выполняется на универсальном лабораторном стенде. В ней используются элементы, параметры которых надо заранее определить и записать в отчет (сопротивления резисторов, емкости конденсаторов, индуктивности катушек), а также генератор прямоугольных импульсов напряжения (ГПН), который служит источником э.д.с. График выходного напряжения ГПН приведен на рис. 9.1. Амплитуда выходного напряжения ГПН равна 2В, частота тока f = 50 Гц, период Т = 1/f = 0,02 с. Наблюдение кривых токов и напряжений переходных процессов i(t), uL(t), uC(t) осуществляется с помощью электронного осциллографа, на вход которого может подаваться напряжение с резистора R, с катушки L или конденсатора С. ![]() Рис. 1. Порядок выполнения работы и содержание отчета: 1. Снять осциллограмму выходного сигнала ГПН. Учитывая, что Т = t1 + t2 = 0,02с определить по осциллограмме t1 и t2 . 2. Исследовать переходной процесс в цепи R, С по схеме рис.2. Проследить изменение кривой uC(t) и постоянной времени контура г при изменении R, при изменении С. Зарисовать осциллограммы, указанные в табл.1. Установить величину индуктивности L2 одноименным галетником в поз. «2». Р ![]() ис. 2. Исследовать переходной процесс в цепи R, L по схеме рис. 3. Зарисовать кривые uL(t), iL(t) при R = R1 и кривую iL(t) при изменении активного сопротивления контура (R > R1; R < R1). Определить постоянные времени для контуров, исследуемых в п.п. 2 и 3, по экспериментальным кривым и расчетным путем. Результаты записать в табл.1. ![]() Рис. 3. 5. Исследовать переходной процесс в цепи R, L, С при апериодическом заряде и разряде конденсатора по схеме рис.4. Зарисовать i, uC, uL . Уменьшая емкость батареи конденсаторов ступенчато до 0,1 мкф, проследить по осциллограмме uC(t) переход от апериодического процесса к колебательному. Зарисовать те же кривые. ![]() Рис. 4. 6. Определить по экспериментальным кривым и расчетным путем по параметрам R, L, С угловую частоту затухающих колебаний ’: ![]() Результаты записать в таблицу 2. Таблица 1.
Таблица 2.
Контрольные вопросы: 1. Сформулируйте законы коммутации. 2. Изложите суть классического метода расчета переходных процессов в электрических цепях. 3. Составьте уравнения для свободных токов и напряжений электрических цепей с элементами: R, L; R, С; L, C; R, L, С. 4. Приведите пример, как составляют характеристическое уравнение электрической цепи. 5. Что понимают под начальными условиями? Как они определяются? 6. Что называется постоянной времени контура и что она определяет? 7. Запишите условие, при котором переходный процесс в контуре R, L, С носит: Апериодический характер; Колебательный характер. 8. Как определить постоянную времени контура R, L, С графически и аналитически? 9. Начертите кривые переходных процессов при апериодическом заряде и разряде конденсатора. 10. Начертите кривые переходных процессов при колебательном заряде и разряде конденсатора. |