учебная практика Расчёт установившегося режима в цепи переменного тока. Отчет по учебной практике Место прохождения практики Поволжский государственный технологический университет
 Скачать 0.59 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» УТВЕРЖДАЮ: Заведующий кафедрой РТ и С __________ Н. В. Рябова (Ф. И. О.) «____»___________ 20__ г. ОТЧЕТ по учебной практике Место прохождения практики Поволжский государственный технологический университет, (ФГБОУ ВО «ПГТУ»), кафедра Радиотехники и связи Сроки практики с « ___ » _______ 20__ г. по «» _______ 20____ г. Основание: приказ по университету № ____ от «___» 20 г. Выполнил обучающийся гр. ИТС-11з Капустин Алексей Евгеньевич (Ф.И.О.) Руководитель практики от ПГТУ к. т. н., доцент кафедры РТ и С _____________В. В. Павлов (должность, Ф.И.О., подпись) Дата защиты _____________________ Оценка _________________________ Йошкар-Ола 2021 Содержание Введение 8 1 Поволжский Государственный Технологический Университет, Кафедра Радиотехники и связи 9 2 Расчёт установившегося режима в цепи переменного тока 17 2.1 Принципиальная электрическая схема исследуемой цепи 18 2.2 Расчёт комплексных сопротивлений ветвей 20 2.3 Построение направленного графа 21 2.4 Решение системы уравнений 24 3 Исследование резонансов в линейных электрических цепях 26 4 Решение уравнения третьего порядка 30 5 Micro Cap 9 32 5.1 Построение АЧХ и ФЧХ колебательных контуров 32 5.2 Исследование переходного процесса 35 Заключение 38 Список литературы 40 Введение Учебная практика посвящена ознакомлению со структурой Поволжского Государственного Технического Университете и кафедры Радиотехники и связи, получению навыков расчета в программе MathСad и опыта моделирования в программе схемотехнического моделирования Micro Cap 9. Первый раздел посвящен структуре Университета и особенностям кафедры Радиотехники и связи. Во втором разделе выполнен расчет установившегося режима в цепи переменного тока: составлена принципиальная электрическая схема в соответствии с вариантом, выполнены расчеты комплексных сопротивлений ветвей, составлены направленные графы цепи и решена система уравнений электрического равновесия с определением всех токов в цепи с помощью возможностей программы MathCad. В третьем разделе исследованы резонансы в последовательном ненагруженном и нагруженном колебательных контурах в соответствии с вариантом задания и рассчитаны их параметры с помощью программы MathСad. В четвертом разделе выполнено решение уравнения третьего порядка с помощью программы MathСad. В пятом разделе исследованы резонансы в последовательном ненагруженном и нагруженном колебательных контурах в соответствии с вариантом задания и рассчитаны их параметры с помощью программы Micro Cap 9 и выполнено сравнение полученных результатов во втором разделе, а также рассмотрены особенности переходных процессов в указанных цепях в программе Micro Cap 9. 1 Поволжский Государственный Технологический Университет, Кафедра Радиотехники и связи Многолетняя история нашего университета началась в 1932 году. Вуз открыли на базе переведенного в Йошкар-Олу Казанского лесотехнического института и назвали Поволжским лесотехническим институтом. Так в нашем городе появилось самостоятельное высшее учебное заведение. После было несколько переименований. Впрочем, как бы вуз ни назывался – ПЛТИ–МарПИ–МарГТУ, он давал каждому выпускнику качественное образование. Сегодня вуз называется Поволжским государственным технологическим университетом (Волгатех). За прошедшие 85 лет его закончили более 80 тысяч выпускников, среди которых - множество руководителей предприятий, успешных бизнесменов, ученых, видных государственных деятелей. Сегодня в ПГТУ обучаются около девяти тысяч человек по востребованным программам высшего и среднего профессионального образования, из них около 900 – это иностранцы. В рамках приемной кампании 2019 года выделено около 2700 бюджетных мест: по программам бакалавриата и специалитета более 1200, среднего профессионального образования – около 700, в магистратуру – более 700, в аспирантуру – 7. В основную структуру университета входят три института, пять факультетов, два образовательных центра на правах факультетов, Высший колледж «Политехник», Йошкар-Олинский аграрный колледж и два филиала в городах Волжск (Республика Марий Эл) и Мариинский Посад (Республика Чувашия). У вуза – свой институт дополнительного профессионального образования, лингвистический центр ORBIS, подготовительные курсы, автошкола, центр охраны труда. Особое значение для университета имеют объекты, предназначенные для образовательных, научных и производственных целей, – ботанический сад-институт и учебно-опытный лесхоз. Это – «зеленые островки» Волгатеха, которые являются символами вуза с мощной лесной школой. Три из шести действующих в России национальных приоритетных проектов входят в поле деятельности Волгатеха. Это «Экспорт образования», «Современная цифровая образовательная среда в Российской Федерации» и «Вузы как центры пространства создания инноваций». В 2017 году в рамках двух из них были одержаны важные победы. Волгатех вошел в число российских вузов, которые будут определять социально-экономическое и инновационное развитие регионов России. Студенческий городок ПГТУ – это пять учебных корпусов, восемь комфортных общежитий (места в них предоставляются всем иногородним студентам, поступающим на первый курс), столовые, физкультурно-оздоровительный комплекс «Политехник» со стадионом «Молодежный» и спортзалами, спортивно-оздоровительный лагерь «Политехник» на берегу озера Яльчик. Волгатех обладает мощным научным потенциалом. Исследования охватывают широкий круг областей информационных, телекоммуникационных, радиоэлектронных и энергосберегающих систем и технологий, энергетики, машиностроения, строительства и биотехнологий, рационального природопользования. Поддержка ряда государственных научных и инвестиционных фондов позволяет нашим ученым каждый день вести разработки на переднем крае науки, чтобы сделать мир более совершенным, удобным и безопасным. В структуру научных подразделений входят: центр коллективного пользования, девять научно-образовательных центров, технопарк, бизнес-инкубатор, студенческое конструкторское бюро, 25 малых инновационных предприятий, центр инжиниринга и промышленного дизайна в лесном комплексе и энергетике, семь совместных лабораторий с учреждениями Российской академии наук, Ботанический сад-институт, имеющий уникальные коллекции растений, центр автоматизированного машиностроения, межрегиональный отраслевой ресурсный центр в области лесного хозяйства, научно-инновационный центр консалтинга в области менеджмента и бизнеса. Научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа студентов и аспирантов также поддерживается государственными фондами в рамках программ УМНИК и СТАРТ. Для публикации научных результатов университетом выпускаются три серии журнала «ВЕСТНИК», входящие в перечень ВАК РФ. Выиграв в свое время престижный конкурс Министерства образования и науки России, ПГТУ стал одним из российских вузов, участвующих в подготовке новых кадров для оборонно-промышленного комплекса. На базе Марийского машиностроительного завода (одного из ведущих предприятий Республики Марий Эл, входящего в состав холдинга «Алмаз-Антей») создана базовая кафедра ПГТУ «Центр радиолокационных систем и комплексов». Студенты с третьего курса могут параллельно обучаться в вузе и проходить стажировку на огромном предприятии оборонно-промышленного комплекса. ПГТУ тесно сотрудничает с ведущими зарубежными университетами. Мечтаешь объездить весь мир? Готовь чемоданы! ПГТУ организует зарубежные стажировки, практики в партнерских вузах и ведущих компаниях Германии, Финляндии, Швеции, США, Китая, Белоруссии и Греции. Кроме этого, вуз ежегодно реализует интересный проект – Летнюю школу русского языка и культуры для студентов из Китая. Инженерное образование ценится во всем мире. В Волгатехе вы можете с головой окунуться в будущую профессию. Мощная образовательная база ПГТУ поможет стать конкурентоспособным специалистом в своей области на международном рынке труда. Надумали остаться в Республике Марий Эл? Университет поможет с трудоустройством. Выстроить карьеру на ведущих предприятиях региона с дипломом ПГТУ удается многим успешным выпускникам. Диплом ПГТУ – это гарантия востребованности выпускника на рынке труда, который обеспечивает быстрый и успешный карьерный рост в ведущих российских и зарубежных компаниях. Каждый год в Волгатехе проходит встреча выпускников всех поколений. Традиции встречаться в первую субботу июля в родном вузе уже больше 15 лет. Выпускники говорят: день встречи – тот день в году, когда расстояние не имеет значения! В Йошкар-Олу съезжаются отовсюду, от Калининграда до Владивостока и даже из-за рубежа. Рождественский бал – яркий культурно-образовательный проект, организованный Попечительским советом ПГТУ совместно с Ученым советом вуза. Бал собирает лучших представителей научной интеллигенции университета. Дата проведения – рождественские дни. На балу вручают три награды: «За наивысшие достижения в научной деятельности», «За образовательную деятельность», «За культурно-воспитательную работу». Традиция создания в ПГТУ именных аудиторий, оборудованных по последнему слову техники, родилась как раз на Рождественском балу в университете в 2004 году. Идейный вдохновитель – выпускник лесохозяйственного факультета МарПИ им. М. Горького, экс-губернатор Пензенской области Василий Бочкарёв (1949 - 2016 г.г.). В Волгатехе набралось уже с десяток именных аудиторий, подарков от выпускников и партнеров вуза. Для тех, кто любит сцену и аплодисменты, в Волгатехе открыты двери студенческого клуба. ПГТУ – вуз, где дают раскрыться молодым и талантливым. Если ты живешь яркой студенческой жизнью, готовься путешествовать и завоевывать награды на престижных творческих фестивалях и конкурсах. У всех на слуху яркие фестивали и конкурсы – «Осенний цыпленок», «Мисс Волгатех», «Мост дружбы», «Золотой микрофон». Для тех, кто ценит вкус победы, в ПГТУ созданы все условия для занятий физкультурой и спортом, в том числе спортом высоких достижений. Самой ожидаемой и самой громкой победой Волгатеха стала золотая медаль команды по фитнес-аэробике «Экстрим», полученная на чемпионате мира в ноябре 2017 года. Кафедра Радиотехники и связи С 1962 года кафедрой радиотехники и связи ведется подготовка специалистов в области радиотехники и связи. В 2010 году открыто новое направление подготовки бакалавриата и магистратуры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». Студенты в процессе обучения осваивают специальные курсы: сети и системы широкополосного радиодоступа; космические и наземные системы радиосвязи; вычислительная техника и информационные технологии; маршрутизация и коммутация в инфокоммуникационных системах; системы автоматизированного анализа сетей и устройств телекоммуникаций; системы и сети звукового и телевизионного вещания. В соответствии с требованиями сегодняшнего дня студенты-связисты получают знания основ маркетинга и управления предприятиями телекоммуникаций, инновационного менеджмента, углубленно изучают иностранный язык. Занятия со студентами проводят как преподаватели ПГТУ, так и специалисты, работающие на ведущих предприятиях и организациях республики: ПАО «Ростелеком», АО «ММЗ», Федеральная служба по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, «Связьтранснефть», ГТРК «Марий Эл» и других. Получаемые студентами теоретические занятия подкрепляются практическими работами, которые проводятся в специализированных учебных лабораториях кафедры и лабораториях, созданных совместно АО «ММЗ»: современных инфокоммуникационных технологий и систем связи; электротехники и теории цепей; цифровой схемотехники; антенно-фидерных устройств; радиопередающих и приемных устройств; СВЧ устройств (при поддержке АО «ММЗ»). Лаборатории дополняют друг друга и оснащены современным оборудованием как российского, так и зарубежного производства. Совместно с кафедрой высшей математики создан Научно-образовательный центр ПГТУ «Радиофизические методы диагностики природных сред, локации объектов и инфотелекоммуникационные системы», поддерживаемый госконтрактом Минобрнауки РФ. Обеспечению высокого качества подготовки бакалавров способствует активное участие студентов в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах кафедры по приоритетным направлениям развития науки и техники РФ, а также научных конференциях и конкурсах, проходящих на территории всей страны. Многие студенты являются лауреатами именных стипендий Президента РФ, Правительства РФ, Главы РМЭ, администрации г. Йошкар-Олы, ПАО «Ростелеком», Попечительского Совета ПГТУ. Производственные практики студенты ежегодно проходят на таких предприятиях как: «Ростелеком», «ММЗ», «Россвязьнадзор», «Радиочастотный центр», «Мегафон», «Билайн», «СеверГазПром», «СургутНефтеГаз», «Связьтранснефть» и др., где они участвуют в разработке передовых технических решений, на старших курсах для студентов с соответствующим уровнем знания иностранного языка существует возможность прохождения практики за рубежом. Студенты активно участвуют в вузовских, республиканских, всероссийских и международных общественных и культурно-массовых мероприятиях, являются победителями конкурсов «Осенний цыпленок», «Студенческая весна», «Фестиваль стран СНГ» и др. Основные направления деятельности выпускников: сервисно-эксплуатационная; расчетно-проектная; экспериментально-исследовательская; организационно-управленческая. Объектами профессиональной деятельности бакалавра техники и технологии по направлению «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» являются области науки и техники, которые включают совокупность технологий, средств и методов деятельности человека, направленных на создание условий для обмена информацией на расстоянии, ее обработки и хранения, в том числе технологические системы и технические средства, обеспечивающие надежную и качественную передачу, прием, обработку и хранение различных знаков, сигналов, письменного текста, изображений, звуков по проводной, радио, оптической системам. В результате такой подготовки трудоустройство выпускников в настоящее время гарантировано, выпускники являются конкурентоспособными на рынке труда, работают по всей стране и за ее пределами, многие из них являются руководителями и ведущими специалистами государственных и коммерческих предприятий. После окончания бакалавриата можно продолжить образование в магистратуре по направлению «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», а затем в аспирантуре ПГТУ. В результате обучающийся будет подготовлен к деятельности, требующей углубленной фундаментальной и профессиональной подготовки, в том числе к научно-исследовательской работе, получит незаменимый опыт организационно-управленческой деятельности. 2 Расчёт установившегося режима в цепи переменного тока Задание 1). Начертить принципиальную электрическую схему цепи. 2). Рассчитать токи и напряжения всех ветвей и записать в показательной форме. Исходные данные: вариант № 41; рисунок 1.5 и 1.8 f = 5 кГц; 1 = 16; 2 = 70; Е1 = 42 В; Е2 = 10 В; Z1: R1 = 0,8 кОм; L1 = 18 мГн; С1 = 50 нФ; Z2: R2 = 0,9 кОм; L2 = 16 мГн; Z3: R3 = 0,7 кОм; Z4: R4 = 0,3 кОм; C4 = 18 нФ; Z5: С5 = 50 нФ; Z6: L6 = 14 мГн; C6 = 70 нФ.   Рисунок 1.5 Рисунок 1.8 2.1 Принципиальная электрическая схема исследуемой цепи Принципиальная электрическая схема цепи приведена на рис. 2.1.   а) б) Рисунок 2.1 - Принципиальная схема исследуемой цепи: а) общий вид цепи; б) схема четырёхполюсника После подстановки всех элементов цепи и четырёхполюсника получим электрическую принципиальную схему, изображённую на рис. 2.2. Для внутренней индуктивной связи справедливо выражение:  при L1 = L2 = L,    мГн. Рисунок 2.2 - Принципиальная электрическая схема исследуемой цепи Принципиальная электрическая схема исследуемой цепи после преобразований принимает вид, представленный на рис. 2.3.  Рисунок 2.3 - Комплексная схема замещения исследуемой цепи 2.2 Расчёт комплексных сопротивлений ветвей  . (2.1) . (2.2) . (2.3)Комплексные сопротивления ветвей рассчитаем в программе MathСad (см. рис. 2.4).  Рисунок 2.4  Окончание рисунка 2.4 2.3 Построение направленного графа Направленный граф схемы, изображённой на рис. 2.3, приведён на рис. 2.5.  Рисунок 2.5 - Направленный граф цепи Одно из возможных деревьев графа приведено на рис. 2.6.  Рисунок 2.6 Одно из возможных деревьев графа Главные контуры графа для полученного дерева приведены на рис. 2.7. Утолщённой линией нарисованы главные ветви графа.  Рисунок 2.7 - Главные контура для выбранного дерева Система уравнений электрического равновесия для токов и напряжений будет иметь вид: по первому закону Кирхгофа I1 – I6 – I8 = 0; (2) I2 + I3 I7 = 0; (3) I5 + I6 + I8 = 0; (4) I3 + I4 I5 = 0, по второму закону Кирхгофа: (I контур) U2 – U3 U4 = E2; (II контур) U4 – U5 = 0; (III контур) U1 – U2 + U6 – U7 = E1 – E2; (IV контур) U6 – U8 = 0; уравнения, связывающие напряжения и токи в ветвях: U1 = I1Z1; U2 = I2Z2; U3 = I3Z3; U4 = I4Z4; U5 = I5Z5; U6 = I6Z6; U7 = I7Z7; U8 = I8Z8. Выразим напряжения через токи и подставляем в уравнение, получаем I1 – I6 – I8 = 0; I2 + I3 I7 = 0; I5 + I6 + I8 = 0; I3 + I4 I5 = 0, I2Z2 – I3Z3 I4Z4 = E2; I4Z4 – I5Z5 = 0; I1Z1 – I2Z2 + I6Z6 – I7Z7 = E1 – E2; I6Z6 – I8Z8 = 0. 2.4 Решение системы уравнений Систему уравнений решим в программе MathСad. Результаты расчетов приведены ниже.  Рисунок 2.8  Окончание рисунка 2.8 По результатам проверки решение совпадает с точностью до 2,5163 %. Погрешность обусловлена округлением результатов определения токов с точностью до трех знаков после запятой. 3 Исследование резонансов в линейных электрических цепях Задание к расчёту. Рассчитайте резонансную частоту, добротность и полосу пропускания контура. Записать функцию H(j  ). Постройте для неё амплитудно-частотную (АЧХ) и фазо-частотную (ФЧХ) характеристики.Включите параллельно одному из элементов контура RН,рассчитайте характеристические параметры нагруженного контура. Повторить первые три пункта для нагруженного колебательного контура, сравнить характеристики нагруженного и не нагруженного контура. Исходные данные. Z: R = 25 Ом; L = 3,8 мГн; С = 950 пФ. Вид Н(j) = KС(j). Нагружаемый элемент:R. RН = 60 Ом. Принципиальная электрическая схема последовательного колебательного контура приведена на рис. 3.1.  Характеристические параметры определяются по соотношениям: резонансная частота  ; (3.1)добротность  ; (3.2)полоса пропускания  ; (3.3)Коэффициент передачи  . (3.4)Расчеты проведем в программе MathСad. Результаты приведены на рис. 3.2. График функций строим в пределах полосы пропускания нагруженного контура.  Рисунок 3.2 Включив параллельно резистору сопротивление RН = 60 Ом, получим схему, изображенную на рис. 3.3.   Рисунок 3.4 – АЧХ коэффициента передачи последовательного ненагруженного и нагруженного колебательного контура  Рисунок 3.5 – ФЧХ коэффициента передачи последовательного ненагруженного и нагруженного колебательного контура Из полученных графиков амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик видно, что полоса пропускания контура составляет 1,047 кГц, крайние частоты определяются на уровне 0,707 от максимального значения коэффициента передачи по АЧХ или 45 по ФЧХ относительно значения на резонансе. При нагрузке резистора R сопротивлением RH = 60 Ом добротность увеличивается с 80 до 113,333, а полоса пропускания уменьшается до 739,11 кГц, при этом резонансная частота составляет 83,77 кГц. 4 Решение уравнения третьего порядка С помощью программы MathСad решим уравнение третьего порядка 3x3 x2 5x 7 = 0.  Рисунок 4.1  Окончание рисунка 4.1 Найденные решения корней уравнения справедливы с точностью до 4,69310-3. Для меньшей погрешности необходима большая точность корней. Например, если  то погрешность уменьшается до 5,71110-7. 5 Micro Cap 9 5.1 Построение АЧХ и ФЧХ колебательных контуров Принципиальная электрическая схема исследуемых последовательных колебательных контуров приведена на рис. 5.1.  Рисунок 5.1 - Исследуемые колебательные контуры Сопротивления, индуктивности, емкости и источники синусоидального напряжения вводятся из панели инструментом под строкой меню в верхней части окна программы Micro Cap 9. Соединения между элементами организуем выбрав режим «Ортогональный проводник» (Ctrl+W). Источник синусоидального напряжения одним концом подсоединяется к заземлению (элемент Ground), выход схемы, с которого контролируем выходное напряжение, также подсоединен к заземлению (элемент Ground). Вторая схема реализована в виде колебательного контура, нагруженного на индуктивность. Выходными точками контроля напряжения для ненагруженной схемы является точка 2, для нагруженного варианта – точка 4. Для получения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) выбираем в меню «Анализ» и в выпадающем меню «Частотный анализ». В окне настроек параметра анализа по переменному току (рис. 5.2) задаем: нижнюю частоту для построения АЧХ, верхнюю частоту для построения АЧХ, Number of points – количество точек для построения в заданном интервале частот.  Рисунок 5.2 В качестве узлов для анализа указываем узлы 3 и 6. В первом окне строим АЧХ для нагруженного и ненагруженного контура, во втором – ФЧХ для нагруженного и ненагруженного контура. И нажимаем кнопку «Запустить». Полученные графики АЧХ и ФЧХ представлены на рис. 5.3.  Рисунок 5.3 – Амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики Результаты расчетов выполненные в программе MathСad и результаты, полученные при моделировании фактически совпадают, то есть резонансная частота контуров составляет 83,77 кГц, полосы пропускания у ненагруженного контура соответственно около 1 кГц, а у нагруженного увеличивается добротность и полоса пропускания уменьшается фактически до 740 Гц. 5.2 Исследование переходного процесса Для исследования переходного процесса в качестве источника воздействия используем генератор прямоугольных импульсов. Параметры источника задаются путем редактирования соответствующего файла *.cir (в Far Manager найти файл и нажать F4), добавлением строки .MODEL 1 PUL (VZERO=0 VONE=1 P1=0 P2=0 P3=1m P4=1m P5=1m). То есть в качестве воздействующего импульса выступает единичный скачок при t = 0 амплитудой 1 В длительностью 1 мсек. Схема, смоделированная в программе Micro Cap 9, приведена на рис. 5.4.  Рисунок 5.4 – Схема для исследования переходного процесса в последовательных колебательных контурах Для построения формы сигнала выбираем в меню «Анализ» и в выпадающем меню «Анализ переходных процессов». В появившемся окне настраиваем параметры для наблюдения формы сигнала (рис. 5.5) по очереди задаем: Time Range – временной интервал наблюдения от 0 до указанного значения 1 мсек (10е-4), максимальный шаг по времени – 0,1 мкс (1e-7).  Рисунок 5.5 В качестве узла для анализа указываем напряжение в узле 3 (зеленым цветом) и в узле 6 (красным цветом). И нажимаем кнопку «Запустить». Полученные графики формы выходного сигнала представлены на рис. 5.6. Таким образом, при воздействии скачка напряжения на колебательный контур происходит его возбуждение. Гармонический сигнал затухает по экспоненциальному закону. Период колебаний гармонического сигнала составляет 11,95 мкс, что соответствует частоте колебаний 1/(11,9510-6) = 83,64 кГц, то есть резонансной частоте собственных колебаний контура 83,77 кГц (см. расчеты в MathСad стр. 22, рис. 3.2). Время уменьшения амплитуды сигнала до значения 0,1 от максимального значения амплитуды входного импульса для ненагруженного контура составляет примерно 662,75 мкс, а для нагруженного – 913,45 мкс. Таким образом, чем выше добротность колебательного контура, чем больше время переходного процесса в цепи.  Рисунок 5.6 – Переходной процесс при включении источника к последовательному колебательному контуру Заключение В процессе прохождения учебной практики ознакомились с историей Поволжского Государственного Технологического Университета и направлениями деятельности кафедры Радиотехники и связи. При выполнении расчетного задания получены навыки моделирования и расчета в программах MathСad и Micro Cap 9. Составлено уравнение электрического равновесия в цепи переменного тока. Рассчитаны все токи, протекающие в цепи. По результатам проверки решение совпадает с наихудшей точностью до 2,5163 %. Погрешность обусловлена округлением результатов определения токов с точностью до трех знаков после запятой. Исследованы резонансные явления в последовательных колебательных контурах. Из полученных графиков амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик видно, что полоса пропускания контура составляет 1,047 кГц, крайние частоты определяются на уровне 0,707 от максимального значения коэффициента передачи по АЧХ или 45 по ФЧХ относительно значения на резонансе. При нагрузке резистора R сопротивлением RH = 60 Ом добротность увеличивается с 80 до 113,333, а полоса пропускания уменьшается до 739,11 кГц, при этом резонансная частота составляет 83,77 кГц. Найдены корни уравнения третей степени. Для уменьшения погрешности решении необходимо увеличение расчета корней с большей точностью, что возможно при соответствующих настройках в программе MathCad. Результаты расчетов выполненные в программе MathСad и результаты, полученные при моделировании фактически совпадают, то есть резонансная частота контуров составляет 83,77 кГц, полосы пропускания у ненагруженного контура соответственно около 1 кГц, а у нагруженного уменьшается добротность и полоса пропускания уменьшается фактически до 740 Гц. При воздействии скачка напряжения на колебательный контур происходит его возбуждение. Гармонический сигнал затухает по экспоненциальному закону. Период колебаний гармонического сигнала составляет 11,95 мкс, что соответствует частоте колебаний 1/(11,9510-6) = 83,64 кГц, то есть резонансной частоте собственных колебаний контура 83,77 кГц (см. расчеты в MathСad стр. 22, рис. 3.2). Время уменьшения амплитуды сигнала до значения 0,1 от максимального значения амплитуды входного импульса для ненагруженного контура составляет примерно 662,75 мкс, а для нагруженного – 913,45 мкс. Таким образом, чем выше добротность колебательного контура, чем больше время переходного процесса в цепи. Список литературы 1. Основы теории цепей: Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов специальностей 0648, 0701 всех форм обучения / А. Н. Бабенко, Е. Н. Калачев. – Йошкар-Ола: МарПИ, 1988. – 48 с. 2. Макаров, Е. Г. MathCad: Учебный курс (+CD) / Е. Г. Макаров. – СПб.: Питер, 2009. – 384 с.: ил. 3. Амелина, М. А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap. Версия 9, 10. – Смоленск: Смоленский филиал НИУ МЭИ, 2012. – 617 с., ил. 4. Попов, В. П. Основы теории цепей: Учебник для вузов специальности / В. П. Попов. – М.: Высшая школа, 2005. – 575 с.: ил. 5. Бакалов, В. П. Теория электрических цепей: Учебник для вузов / В. П. Бакалов, П. П. Воробиенко, Б. И. Крук. Под ред. В. П. Бакалова. – М.: Радио и связь, 1998. – 528 с., ил. 6. Шебес, М. Р. Задачник по теории линейных электрических цепей: Учеб. пособ. для электротехнич., радиотехнич. спец. вузов./ М. Р. Шебес, М. В. Каблукова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1990. - 544 с: ил. 7. Лосев, А. К. Теория линейных электрических цепей: Учебник для вузов / А. К. Лосев. – М.: Высшая школа, 1987. – 512 с., ил. 8. Бирюков, В. Н. Сборник задач по теории цепей: Учебное пособие для студентов вузов специальности «Радиотехника» / В. Н. Бирюков, В. П. Попов, В. И. Семенцов. Под ред. В.П. Попова. – М.: Высшая школа, 1985. – 239 с., ил. |