Вопросы и задания для самопроверки.

1. Что может являться источником периодических несинусоидальных токов и напряжений?

2. Для чего при расчете электрических цепей требуется разложение несинусоидального сигнала в гармонический ряд Фурье?

3. Может ли символический метод применяться для расчета несинусоидальных электрических величин?

4. Что в электротехнике понимается под словом "гармоника"?

5. Что в электротехнике понимается под выражением "высшие гармоники"?

6. Что такое гармонический спектр?

7. Почему полное электрическое сопротивление необходимо рассчитывать для каждой гармоники в отдельности?

8. Изобразите простейшую электрическую цепь, полное сопротивление которой будет расти с ростом номера гармоники.

9. Изобразите простейшую электрическую цепь, полное сопротивление которой будет уменьшаться с ростом номера гармоники.

10. Можно ли разложить в гармонический ряд синусоидальный сигнал?

11. Какие существуют методы разложения несинусоидального сигнала в гармонический ряд?

12. Как связаны между собой количество слагаемых гармонического ряда Фурье и количество интервалов разбиения периода несинусоидальной функции при графоаналитическом методе разложения?

13. Каким должно быть наименьшее количество интервалов разбиения периода несинусоидальной функции, если ее требуется разложить графоаналитическим методом в ряд Фурье из 200 слагаемых?

14. Изобразите гармоническую несинусоидальную функцию, разложение которой в гармонический ряд будет содержать постоянную составляющую.

15. Какие значения несинусоидального периодического сигнала называются мгновенным, действующим, средним, средним по модулю, амплитудным?

16. Как рассчитать действующее, среднее, среднее по модулю значения несинусоидального периодического сигнала?

17. Что такое коэффициент мощности несинусоидального тока? Как он вычисляется?

18. Как вычисляются коэффициенты, характеризующие несинусоидальный периодический сигнал - коэффициент формы, коэффициент амплитуды, коэффициент искажения?

19. Изобразите график периодической несинусоидальной функции, коэффициент формы которой меньше, чем у синусоиды (больше, чем у синусоиды).

20. Как рассчитать активную и реактивную мощности переменного несинусоидального тока?

21. Что такое мощность искажения и как она вычисляется?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Цель работы: исследовать переходные процессы в последовательной активно-индуктивной и последовательной активно-емкостной цепях, а также в цепи с последовательным соединением активного сопротивления, емкости и индуктивности и различными соотношениями между параметрами этих цепей.

Электроизмерительные приборы, используемые в работе:

Осциллограф лабораторный.

Порядок выполнения работы.

1. Подберите необходимую электроизмерительную аппаратуру, проверьте наличие соединительных проводов, ознакомьтесь с расположением на стенде выходных гнезд источника напряжения прямоугольной формы.

2. Исследуйте переходные процессы в последовательной активно-индуктивной цепи, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций.

2 .1. По схеме, изображенной на рисунке 10.1, соберите электрическую цепь. Сопротивление резистора R выберите таким, чтобы постоянная времени цепи составляла около половины полупериода питающего напряжения. Значение R₁ нанесите на рисунок 10.1 и впишите в первую строку таблицы 10.1 Журнала.

2.2. Подключите клеммы осциллографа к выводам источника напряжения прямоугольной формы. Настройте осциллограф и получите на его экране изображение питающего напряжения вида, представленного на рисунках 10.2.а – 10.2.г Журнала.

2.3. Зная амплитудное значение и частоту питающего напряжения, отградуируйте координатные оси на рисунках 10.2, 10.4, 10.6, 10.8 Журнала.

2.4. Подключите клеммы осциллографа к выводам резистора и получите на экране изображение кривой напряжения.

2.5. Соблюдая выбранный масштаб, перенесите изображение напряжения на рисунок 10.2.а Журнала. Кривая напряжения на резисторе должна быть синхронизирована с изображенной на рисунке 10.2.а кривой питающего напряжения.

2.6. Подключите клеммы осциллографа к выводам катушки индуктивности и получите на экране изображение кривой напряжения на катушке.

2.7. Соблюдая выбранный масштаб, перенесите изображение напряжения на рисунок 10.2.б Журнала. Кривая напряжения на катушке должна быть синхронизирована с изображенной на рисунке 10.2.б кривой питающего напряжения.

2.8. В соответствии с рекомендациями преподавателя измените сопротивление резистора R. Значение R₂ нанесите на рисунок 10.1 и впишите во вторую строку таблицы 10.1 Журнала. Повторите действия, описанные в пунктах 2.4 – 2.7 настоящих методических указаний, и оформите рисунки 10.2.в и 10.2.г Журнала.

Правильность изображения кривых напряжения проверяйте вторым правилом Кирхгофа: сумма напряжений на элементах цепи каждый момент времени должна быть равна эдс источника питания.

2.9. Определите графическим методом значение постоянной времени цепи при двух различных сопротивлениях резистора R. Составив систему из двух уравнений, вычислите активное сопротивление и индуктивность катушки индуктивности, включенной в исследуемую цепь. Сравните полученные значения с результатами лабораторной работы № 3. Заполните таблицу 10.1 Журнала.

3. Исследуйте переходные процессы в последовательной активно-емкостной цепи, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций.

3.1. По схеме, изображенной на рисунке 10.2, соберите электрическую цепь. Емкость конденсатора С выберите такой, чтобы постоянная времени цепи составляла около половины полупериода питающего напряжения. Значение С₁ нанесите на рисунок 10.3 и впишите в первую строку таблицы 10.2 Журнала.

3.2. Подключите клеммы осциллографа к выводам резистора и получите на экране изображение кривой напряжения.

3.3. Соблюдая выбранный масштаб, перенесите изображение напряжения на рисунок 10.4.а Журнала. Кривая напряжения на резисторе должна быть синхронизирована с изображенной на рисунке 10.4.а кривой питающего напряжения.

3 .4. Подключите клеммы осциллографа к выводам конденсатора и получите на экране изображение кривой напряжения на конденсаторе.

3.5. Соблюдая выбранный масштаб, перенесите изображение напряжения на рисунок 10.4.б Журнала. Кривая напряжения на конденсаторе должна быть синхронизирована с изображенной на рисунке 10.4.б кривой питающего напряжения.

3 .6. В соответствии с рекомендациями преподавателя измените емкость конденсатора С. Значение С₂ нанесите на рисунок 10.3 и впишите во вторую строку таблицы 10.2 Журнала. Повторите действия, описанные в пунктах 3.2 – 3.5 настоящих методических указаний, и оформите рисунки 10.4.в и 10.4.г Журнала.

3.7. Используя аналитический и графический методы, определите постоянную времени цепи при двух различных значениях емкости конденсатора С. Заполните таблицу 10.2 Журнала.

4. Исследуйте апериодический переходный процесс в последовательной активно-индуктивно-емкостной цепи, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций.

4.1. Зная параметры катушки индуктивности, рассчитайте значения сопротивления резистора R и емкости конденсатора С, обеспечивающие возникновение апериодического переходного процесса в цепи, изображенной на рисунке 10.3. Заполните таблицу 10.3 Журнала.

4.2. По схеме, изображенной на рисунке 10.3, соберите электрическую цепь.

4.3. Последовательно подключая клеммы осциллографа к выводам резистора, катушки индуктивности и конденсатора, перенесите на рисунки 9.6.а – 9.6.в кривые напряжения на этих элементах. Изображения этих сигналов и сигнала напряжения питания, должны быть взаимно синхронизированы.

5. Исследуйте колебательный переходный процесс в последовательной активно-индуктивно-емкостной цепи, для чего придерживайтесь следующих рекомендаций.

5.1. Зная параметры катушки индуктивности, рассчитайте значения сопротивления резистора R и емкости конденсатора С, обеспечивающие возникновение апериодического переходного процесса в цепи, изображенной на рисунке 10.3. Заполните таблицу 10.4 Журнала.

5.2. По схеме, изображенной на рисунке 10.3, соберите электрическую цепь.

5.3. Последовательно подключая клеммы осциллографа к выводам резистора, катушки индуктивности и конденсатора, перенесите на рисунки 9.6.а – 9.6.в кривые напряжения на этих элементах. Изображения этих сигналов и сигнала напряжения питания, должны быть взаимно синхронизированы.

6. Подпишите оформленный отчет и предъявите его преподавателю.