Исследование переходных процессов в электрических цепях с источником постоянного напряжения (стр. 1 из 2)
Министерство науки и образования РФ
Брянский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
Отчет по теоретическим основам электротехники
Лабораторная работа №8
«Исследование переходных процессов в электрических цепях с источником постоянного напряжения»
Выполнили студенты группы 04 ПЭ
Гайков В.А., Соколов А.А.,
Шкуратов А.А., Саченко Е.А.
Преподаватель Потапов Л.А.
Брянск 2006
Цель работы: получение навыков проведения экспериментальных работ при исследовании различных переходных режимов электрических цепей.
Задачи работы
1. Закрепить навыки работы с электронным осциллографом;
2. Освоить навыки получения осциллограммам в цепях RC, RL, RLC;
3. Научиться опытным путем определять постоянную времени и декремент затухания в исследуемых переходных процессах.
Выполнение работы
Схема для первых двух пунктов представлена на рис.1.
Рис.1
Параметры схемы рис.1
| R1,Oм | R2,Ом | R0,Ом | L,Гн | C,мкФ | U,В |
| 268 | 51 | 7 | 0,0566 | 4 | 10 |
1. Исследование цепи с конденсатором и активным сопротивлением (процессы разряда и заряда).
Масштабы тока и напряжения на экране осциллографа соответственно равны:
5 В/ед,
0.5 А/ед. Т.е. Uc= 
. I= 
.Отсюда можем рассчитать амплитуду для тока и напряжения на конденсаторе в цепи.
Для заряда конденсатора значение напряжение на конденсаторе имеет вид
.Возьмем на графике 2 точки, отстоящие друг от друга на некий интервал времени
: 
, 
.Отсюда 
,
= с. 
При разряде конденсатора напряжение имеет вид
,постоянная времени определяется по формуле
.
Для теоретического расчета параметров переходного процесса составим характеристическое уравнение цепи по методу входного сопротивления:
, 
= 
.Уравнение для тока в цепи
( 
).Полученные результаты занесем в таблицу
Расчетные (р) и полученные теоретически (т) параметры переходного процесса в цепи RC
| Режим |  , В |  , В | ,мс | р, мс | т,мс |
| Заряд конденсатора | 2,5 | 6,5 | 2 | 1,5 | 1,3 |
| Разряд конденсатора | 9,5 | 2 | 0,6 | 0,94 | 0,5 |
На осциллографе получаем чередование графиков процессов разряда и заряда конденсатора с частотой (переключения реле – ключ К) 50 Гц.
Построим графики переходного процесса по теоретическим данным.
График напряжения на конденсаторе при его заряде имеет вид
График тока через конденсатор при его заряде
График напряжения на конденсаторе при его разряде
График тока через конденсатор при его разряде
2. Исследование цепи с катушкой и активным сопротивлением.
Масштабы тока и напряжения на экране осциллографа соответственно равны:
5 В/ед, 0.1 А/ед.Для подключения катушки значение тока на ней имеет вид
.Возьмем на графике 2 точки, отстоящие друг от друга на интервал времени
: 
, 
.Отсюда 
,
= с. При отключении катушки
, постоянная времени определяется по формуле 
.
Для теоретического расчета параметров переходного процесса составим характеристическое уравнение цепи:
=> 
.Напряжение на катушке определяется следующей функцией
( 
).Результаты внесем в таблицу
Расчетные (р) и полученные теоретически (т) параметры переходного процесса в цепи RL
| Режим |  , A |  , A | ,мс | р, мс | т,мс |
| Подключение катушки | 0,1 | 0,15 | 0,5 | 0,2 | 0,17 |
| Отключение катушки | 0,2 | 0,04 | 0,3 | 0,48 | 0,45 |
На осциллографе получаем чередование графиков процессов отключения и подключения катушки с частотой (переключения реле – ключ К) 50 Гц.
График тока через катушку при ее подключении
График напряжения на катушке при ее подключении
График тока через катушку при ее отключении
График напряжения на катушке при ее отключении
3. Исследование цепи с катушкой, конденсатором и активным сопротивлением.
Цепь собрана по схеме, изображенной на рис.2.
Рис.2
Параметры схемы рис.2
| R,Ом | R0,Ом | L,Гн | C,мкФ | U,В |
| 319 | 7 | 0,0566 | 4 | 10 |
В ходе эксперимента мы получили апериодический режим, близкий к критическому (|p1|>>|p2|), – при подключении цепи RLC под постоянное напряжение – и затухающий колебательный процесс – при отключении цепи. Напряжение на конденсаторе имеет вид
- при подключении цепи RLC под напряжение Е – и 
- при отключении цепи. Масштабы тока и напряжения на экране осциллографа соответственно равны: 5 В/ед, 0.2 А/ед.При подключении цепи RLC постоянная времени определяется по формуле
,
а при отключении цепи RLC в качестве параметров переходного процесса выступают декремент затухания и частота свободных колебаний –