Лабораторные / ТОЭ лаба №3

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Тольяттинский государственный университет»

Институт химии и энергетики

Кафедра «Электроснабжение и электротехника»

Отчет по лабораторной работе №3

«Исследование переходных процессов в линейных электрических цепях с одним реактивным элементом»

Вариант №2

Студент: Назаров М.О.

Группа: ЭЭТб-1901а

Преподаватель: Шаврина Н.В

Тольятти 2021

Цель работы – изучение расчетных и экспериментальных методов анализа переходных процессов в линейных электрических цепях с одним реактивным элементом.

Программа работы

1. Выполнить задание на подготовку к выполнению экспериментальной части.

2. Исследовать характер процессов зарядки и разрядки конденсатора.

3. Исследовать характер процессов включения под напряжение и короткого замыкания катушки индуктивности.

Схемы опытов

А) Б)

Рисунок 1 – исследуемые электрические схемы: А) – RC цепь, Б) – RL цепь

Исходные данные

Таблица 1 – Исходные данные для расчетной части

Параметры	Значения
R1, Ом	43
R2, Ом	2200
C, мкФ	0,22
Lk, мГн	66

Основная часть

1. Соберём электрическую цепь с ёмкостью, значения С и R2 берём из таблицы 1.

2. Подсоединили к ее входным зажимам регулируемый источник напряжения специальной формы, настроенный на прямоугольные импульсы положительной полярности с амплитудой U  3,83 B и частотой последовательности импульсов f при t_И  5

Сигналы приведены ниже:

Рисунок 2 – Осциллограмма прямоугольного импульса (масштаб 1v/del, 2ms/del)

Параметры прямоугольного импульса:

T=0,00484 c., f=220 Гц., U=3,83 В

Далее мы ищем постоянную от времени:

Снимем осциллограммы напряжения на конденсаторе и сигнал пропорциональный току на резисторе (рис. 3 и рис. 4).

Рисунок 3 – Осциллограмма напряжения на конденсаторе

Рисунок 4 – Осциллограмма сигнала пропорционального току в цепи (масштаб 5v/del, 2ms/del)

По второму закону коммутации напряжение на емкости в момент коммутации не может измениться скачком, что и видно из осциллограммы (рис. 3). Таким образом, закон коммутации выполняется.

Из осциллограммы видно, что значение напряжения на конденсаторе при t = 0,3 мс равно uc ≈ 2 В. Занесем эти данные в таблицу 2.

Теперь рассчитаем значение uc(t) при t = 0,3 мс:

Занесем полученное значение в таблицу 2.

Таблица 2 - Исходные данные для расчетной части

Параметры	R2, Ом	C, мкФ		Uc(t), B (при t=0,3 мс)
Расчет	2200	0,484	0,22	1,769
эксперимент	2200	0,5	0,22	2,5

Собрали электрическую цепь с индуктивностью, значения для L и R1 взяли из табл. 1. Подсоединили к ее входным зажимам регулируемый источник напряжения специальной формы, настроенный на прямоугольные импульсы положительной полярности с амплитудой U  7,19 B и частотой последовательности импульсов f при t_И  5.

Значение активного сопротивления катушки измерили омметром, оно равно:

R_k=125,6 Ом, тогда R₁ + R_k = 125,6 + 43 = 168,6 Ом.

Форма прямоугольного импульса изображена на рисунке 5.

Параметры прямоугольного импульса:

T = 0,00391 c., f = 260 Гц., U = 7,19 В

Снимем осциллограммы напряжений на конденсаторе и резисторе

(рис. 6 и рис. 7).

Рисунок 5 – Осциллограмма прямоугольного импульса

(масштаб 5v/del, 2ms/del)

Рисунок 6 – Осциллограмма напряжения на катушке

(масштаб 5v/del, 2ms/del)

Рисунок 6 – Осциллограмма сигнала пропорционального току в цепи

(масштаб 1v/del, 2ms/del)

По первому закону коммутации ток на индуктивности в момент коммутации не может измениться скачком, что и видно из осциллограммы (рис. 6). Таким образом, закон коммутации выполняется.

Из осциллограммы видно, что значение напряжения на катушке при

t = 0,3 мс равно u­_L­ ≈ 2 В. Занесем эти данные в таблицу 3.

Теперь рассчитаем значение u­_L­(t) при t = 0,3 мс:

Занесем полученное значение в таблицу 3.

Таблица 3 – расчетные и экспериментальные значения RL цепи

Параметры	R1+RK, Ом	L, мГн		iL(t), мА (при t=0,3 мс)
Расчет	168,6	0,22	0,391	3,338
эксперимент	168,6	0,22	0,4	3

Вывод:

В данной лабораторной работе мы изучили расчетные и экспериментальные методы анализа переходных процессов в линейных электрических цепях с одним реактивным элементом. Были найдены сигналы U_c и I_L, а также по формам сигнала можно удостовериться, что законы коммутации соблюдаются. Также были подтверждены 2 закона коммутации:

1. Первый закон коммутации: в любой ветви с индуктивностью ток в момент коммутации сохраняет то значение, которое он имел до коммутации, и дальше начинает изменятся именно с этого значения.

2. Второй закон коммутации: в любой ветви напряжение на емкости в момент коммутации сохраняет то значение, которое оно имело до коммутации, и в дальнейшем изменяется, начиная именно с этого значения.