Лабораторная 30. Моделирование на эвм переходных процессов в цепях первого порядка

• Название: Моделирование на эвм переходных процессов в цепях первого порядка
• Дата: 02.12.2022
• Размер: 194.19 Kb.
• Имя файла: Лабораторная 30.docx
• Тип: Отчет; #824040

Министерство цифрового развития и массовых коммуникаций

Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное

бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Московский технический университет связи и информатики»

(МТУСИ)

Кафедра Теории электрических цепей

Отчет по лабораторной работе №30

по дисциплине «Электротехника»

на тему:

«Моделирование на ЭВМ переходных процессов в цепях первого порядка»

Выполнил: студент группы БСТ2001

Кувшинов М.И.

Проверил:

Микиртичан Александр Григорьевич

Москва 2021

Содержание

1.Цель работы: 3

2.Расчетные формулы: 3

3.Ход выполнения лабораторной работы 3

3.1.Предварительный расчет 3

3.2.Эксперимент 4

Контрольные Вопросы: 7

1. 
   Цель работы:
   

С помощью машинного эксперимента исследовать переходные процессы в цепях первого порядка.

2. 
   Расчетные формулы:
   

τ_RC = R*C

(t) =

(t) =

(t) =

τ_RL = :

i(t) =

3. 
   Ход выполнения лабораторной работы
   
   1. 
      Предварительный расчет
      

В таблице 1 представлены предварительно рассчитанные значение.

Дано: С₁=0,25 мкФ, L₁=45мГн

Таблица 1 – По предварительному расчету

По предварительному расчету
R1, Ом	20	40	80	160	320	640	1280	2560	5120
τR, мкс	5	10	20	40	80	160	320	40	1280
τR, мкс	2250	1120	562,5	281,25	140,625	70,31	35,156	17,58	8,79

2. 
   Эксперимент
   

Таблица 2 – Получено экспериментально

Получено экспериментально
R1, Ом	20	40	80	160	320	640	1280	2560	5120
τRC,мкс	5	10	20	40	80	160	320	40	1280
τRL,мкс	2250	1120	562,5	281,25	140,625	70,31	35,156	17,58	8,79

На рисунке 1 представлена схема RC-цепи



Рисунок 1 - RC-цепь

Принять E₁=1 B, R₁=160 Ом, С₁=0,25 мкФ, t ∈ [0;3τ_RC]

Таблица 3 – Напряжение на конденсаторе

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

Таблица 4 – Напряжение на резисторе

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

Таблица 5 – Зависимость тока

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

На рисунке 2 изображен анализ переходного процесса в RC-цепи



Рисунок 2 - 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.

На рисунке 3 представлена схема RL-цепи



Рисунок 3 - RL-цепь

Принять E₁=1 B, R₁=160 Ом, L₁=45 мГн, t ∈ [0;3τ_RC]

Таблица 6 – Напряжение на катушке

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

Таблица 7 – Напряжение на резисторе

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

На рисунке 4 изображен анализ переходного процесса в RL-цепи



Рисунок 4 - 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.

Контрольные Вопросы:

1. Что называется переходным процессом? Приведите примеры.

Ответ: 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.

Ответ: Порядок электрической цепи определяется числом реактивных элементов. 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.

Ответ: Режим называется установившимся, если параметры цепи либо постоянны во времени, либо постоянны по амплитуде токи и напряжения.

Установившимся режимом электрической цепи, подключенной к источнику постоянного напряжения (тока), называется режим, при котором токи и напряжения в отдельных ветвях цепи неизменны во времени

4. Какой физический смысл постоянной временной цепи?

Ответ: 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. Приведите пример.

Ответ: τ =