Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву 
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Дослiдження комплексних опорiв
ПАСИВНИХ ЕЛЕМЕНТIВ КОЛА Мета роботи
1. Вивчення методики експериментального визначення комплексних опорiв пасивних елементiв кола. 2. Розрахунок параметрiв резистора, конденсатора та котушки індуктивності за результатами експериментальних досліджень.
Програма роботи
1. Вимiряти необхідні електричні величини та розрахувати повнi опори пасивних елементiв кола. 2. Вимiряти фазовi зсуви мiж напругою та струмом для резистора, конденсатора і котушки індуктивності. 3. Знайти комплекснi опори резистора, конденсатора та котушки індуктивності, розрахувати активні та реактивні складові цих опорів і визначити номiнальнi значення параметрiв пасивних елементів. Оцiнити якiсть реак-тивних елементiв. 4. Побудувати залежностi від частоти повних опорів, фазових зсувів між напругою та струмом, а також активних та реактивних складових комплексних опорiв пасивних елементiв.
Пiдготовка до виконання лабораторної роботи
1. За конспектом лекцiй i лiтературою, що рекомендована викладачем, вивчити матерiали роздiлів “Закони Ома та Кірхгофа в дійсній та комплексній формі” і “Пасивні елементи електричних кіл при гармонічній дії”. 2. Врахувати, що при виконаннi лабораторної роботи № 2 використовуються тi самi вимiрювальнi прилади i той самий змінний блок, що й при виконаннi попередньої роботи. 3. У робочому зошитi для лабораторних робiт знайти заготовку для вiдповiдного звiту i внести туди дані щодо мети та програми роботи. 4. У графi “Домашнє завдання” зобразити еквiвалентнi електричнi схеми iдеалiзованих i реальних пасивних елементів електричних кіл, а також часовi та векторнi дiаграми для iдеалiзованих пасивних елементiв. 5. Записати спiввiдношення для комплексних опорiв ідеалізованих па-сивних елементів в алгебраїчнiй i показниковiй формах, а також вирази для повних опорiв та активних i реактивних складових комплексних опорiв цих елементiв. 6. Якiсно побудувати залежностi вiд частоти для повних опорів, а також для активних та реактивних складових комплексних опорiв iдеалiзованих пасивних елементiв. Опис лабораторної установки У данiй лабораторнiй роботi використовуються ті самі вимірювальні прилади і той самий змінний блок, що й у попередній роботі. На рис. 2.1 подана передня панель змінного блока 1, ліва частина якої містить схематичне зображення пристрою, призначеного для вимірювання комплексних опорів резистора, конденсатора та котушки індуктивності.
Рис. 2.1. Зобоаження передньої панелі змінного блока 1
У лабораторнiй роботi всi дослiджуванi двополюсники за допомогою перемикачів “ R ”, “ L ” та “ С ” по черзі підключаються послідовно з вимірювальним резистором R вим, який на передній панелі змінного блока не показаний. Номінальне значення опору вимірювального резистора вибрано таким чином, щоб на будь-якій частоті робочого діапазону виконувалась умова
Порядок виконання роботи
1. Користуючись стислим описом вимiрювальних приладiв, наведеним у дод. 1.2, пiдготувати генератор сигналiв, цифровий вольтметр i осцилограф до роботи, пiдключити їх до мережi живлення за допомогою тумблера “Мережа”, який знаходиться на передній панелі змінного блока, і дати їм можливість прогрiтися протягом 5 – 10 хвилин. Якщо при цьому засвітиться червоний світлодіод, то цифровий вольтметр працює в режимі вимірювання змінного струму. Якщо ж треба вимірювати змінну напругу, то слід натиснути кнопку “ U ”. Для вимiрювання комплексних опорiв пасивних елементiв кола гармонiчного струму використовується схема, яка наведена на рис. 2.2.
2. За допомогою відповідної кнопки (“ R ”, “ L ” або “ C ”) слід включити послiдовно з вимiрювальним резистором R вим (R вим = 5 Ом) елемент кола, що дослiджується (резистор R, конденсатор C або котушку індуктивностi L), і натиснути кнопку “ І ”. При цьому на вході першого каналу осцилографа буде діяти вихідна напруга генератора  , яка приблизно дорівнює напрузі на досліджуваному елементі, а на вході другого каналу – напруга вимірювального резистора  .
3. Встановити на виходi генератора сигналiв напругу u вх(t) = u 1(t) з частотою 1000 Гц для резистора R, з частотою 100 Гц – для котушки індуктивності L та з частотою 400 Гц – для конденсатора C і амплітудою близько Для контролю амплiтуди Um 1 або дiючого значення U 1 вихідної напруги генератора можна скористатися осцилографом або цифровим вольтметром вiдповiдно, а для контролю напруги на вимірювальному резисторі – тільки осцилографом.
4. За допомогою осцилографа вимiряти амплiтудне Um 2 значення напруги u 2(t) на вимiрювальному резисторi. Результати вимiрювань параметрiв напруг u 1(t) та u 2(t) занести до табл. 2.1. 5. За допомогою двоканального осцилографа вимiряти величину i визначити знак зсуву фаз Результати вимiрювань також занести до табл. 2.1.
Таблиця 2.1
6. Вимiрювання, аналогiчнi проведеним згiдно з пп. 4 та 5, виконати для вхiдного сигналу з iншими частотами в діапазоні 103…1,2×104 Гц для резистора, в діапазоні 102…104 Гц для котушки індуктивності та в діапазоні Усі результати занести до трьох таблиць, аналогічних до табл. 2.1. 7. Визначити значення повного опору елемента, що дослiджується, на всiх занесених до таблиць частотах, користуючись спiввiдношенням
Z = Um 1/ Im = (Um 1/ Um 2)∙ R вим, або Z = U 1/ I = (U 1/ U 2)∙ R вим.
Результати розрахункiв також занести до всіх таблиць. 8. Виходячи з визначених значень повних опорів Z та фазових зсувів
9. Користуючись формулою Ейлера
розрахувати активнi та реактивнi складовi комплексних опорiв дослiджува-них елементів на всiх частотах. Оцiнити якiсть реактивних елементiв, шляхом визначення їх добротності:
Qх = │ X │/ R.
10. На основi одержаних результатiв дослiджень побудувати часовi та векторнi дiаграми для всiх дослiджених елементів, частотнi залежностi для повних опорiв та фазових зсувів між напругою та струмом елементiв Розрахувати номiнали опору резистора, ємностi конденсатора та iндук-тивностi котушки.
Змiст звiту
1. Мета i програма роботи. 2. Результати, одержанi в процесi пiдготовки до виконання роботи. 3. Схеми для проведення дослiджень, виконанi у вiдповiдностi до дiючих стандартів. 4. Результати дослiджень у виглядi таблиць, розрахункiв, часових i векторних дiаграм, а також графiкiв одержаних залежностей. 5. Стислi висновки вiдносно результатiв виконаної роботи.
Контрольнi запитання та завдання
1. Яким чином можна експериментально визначити комплексний опiр пасивного двополюсника? 2. Яким чином у даній роботі можна експериментально визначити пов-ний опiр пасивного двополюсника?
3. Як можна визначити фазовий зсув мiж напругою i струмом у пасивному двополюснику? 4. Якi значення мають фазовi зсуви мiж струмом та напругою в iдеалiзо-ваних пасивних елементах? 5.Чим вiдрiзняються реактивний i ємнiсний опори iдеалiзованої ємностi? 6. У чому полягають вiдмiнностi мiж iдеалiзованими та реальними па-сивними елементами електричного кола? 7. З яких мiркувань вибирають величину опору вимiрювального резистора у схемi для вимiрювання комплексних опорiв елементiв? 8. Зобразити частотнi залежностi реактивних опорiв i провiдностей iдеалiзованих реактивних елементiв кола. 9. Записати вирази для комплексних опорiв i провiдностей iдеальних пасивних елементiв кола в алгебраїчнiй, показниковiй i тригонометричнiй фор-мах. 10. Визначити комплексний діючий струм через ємність С = 0,022 мкФ, якщо миттєва напруга на цій ємності 11. Знайти комплексний опір кола, розглянутого у попередній задачі, та побудувати часову і векторну діаграми цього кола. 12. Визначити комплексну амплітуду струму через індуктивність 13. Знайти комплексний опір кола, розглянутого у попередній задачі, та побудувати часову і векторну діаграми цього кола. 14. Для електричних кіл, розглянутих у задачах 10 – 13, знайти повні опори, а також активні та реактивні складові комплексних опорів. Якісно побудувати частотні залежності для повних і реактивних опорів. Лабораторна робота № 3 ДОСЛIДЖЕННЯ ПРОЦЕСIВ У RC - ТА RL -КОЛАХ
Мета роботи
1. Вивчення методики практичного визначення комплексних опорiв послідовних і паралельних RC - та RL -кiл. 2. Розрахунок параметрiв елементiв RC - та RL -кiл.
2. Програма роботи
1. Вимiряти повнi опори послiдовних i паралельних RC - та RL -кiл. 2. Вимiряти фазовi зсуви мiж напругою i струмом у послiдовних та паралельних RC - та RL -колах. 3. Розрахувати комплекснi опори i провiдностi послiдовних і паралельних RC - та RL -кiл. 4 Визначити частотнi залежностi повних опорiв та фазових зсувів між напругою і струмом RC - та RL -кiл, побудувати графіки цих залежностей. 5. Знайти активні та реактивні складові комплексних опорів RC - і RL -кiл, побудувати їх частотні залежності та визначити номiнальнi значення параметрiв елементiв цих кіл.
Пiдготовка до виконання лабораторної роботи
1. За конспектом лекцiй та лiтературою, що рекомендована викладачем, вивчити матерiали роздiлу “Еквiвалентнi перетворення схем замiщення кіл”.
2. Врахувати, що при виконаннi лабораторної роботи № 3 використовуються тi самi вимiрювальнi прилади, що й при виконаннi попереднiх лабораторних робiт, але замість змінного блока 1 використовується змінний блок 2. 3. У робочому зошитi для лабораторних робiт знайти заготовку для вiдповiдного звiту i внести туди дані щодо мети та програми роботи. 4. У графi “Домашнє завдання” зобразити електричнi принциповi схеми послiдовних і паралельних RC - та RL -кiл, що досліджуються в лабораторній роботі. 5. Записати аналiтичнi вирази для комплексних опорiв i провiдностей дослiджуваних RC - та RL -кiл. Записати вирази для модулiв та аргументiв їх комплексних опорів та провідностей. 6. Якiсно побудувати частотнi залежностi для повних опорiв та провід-ностей дослiджуваних RC - та RL -кiл і відповідні залежності фазових зсувів між напругою та струмом, а також зобразити часовi та векторнi дiаграми для цих кiл. Опис лабораторної установки У данiй лабораторнiй роботi використовуються ті самі вимірювальні пристрої, що й у попередній, але включено інший змінний блок. На рис. 3.1 зображена передня панель змінного блока 2, схеми 1, 2 та 4 якого використовуються при дослідженні послідовних і паралельних RC - та RL -кіл.
Рис. 3.1. Передня панель змінного блока 2
Зокрема при дослідженні послідовного RС -кола використовується схема 1, при дослідженні послідовного RL -кола – схема 2, а схему 4 підключають у разі дослідження паралельних RC - та RL -кіл. Підключення цих схем до вимірювальних приладів здійснюється за допомогою кнопок 1, 2 та 4, які розташовані вертикально з лівого краю передньої панелі змінного блока. Крім того, при дослідженні послідовних RC - та RL -кіл за допомогою перемикача “ R 1, R 2, R 3” можна змінювати опори резисторів обох кіл, оскільки R 1 = 50 Ом, R 2 = 680 Ом, R 3 = 360 Ом. При дослідженні паралельних RC - та RL -кіл використовується схема 4, а відповідні комутації здійснюють за допомогою двопозиційних перемикачів “Вм2”, “Вм3” та “Вм4”, у той час як перемикач “Вм1” постійно перебуває у замкненому стані. При цьому вимірювання струму в нерозгалуженій частині кола здійснюється цифровим вольтметром при натисненій кнопці “ І ” та положенні 1 перемикача ВМ4, а вимірювання струму через реактивні елементи L та С відбувається при натисненні кнопок “ ІL ” або “ ІС ” та положенні 2 цього самого перемикача. Слід зазначити, що на схемі 4 не показано додатковий резистор R д, який включено в нерозгалужену частину кола послідовно з джерелом сигналу (генератором Г3-112/1). Цей резистор з номінальним значенням опору При дослідженні паралельних RC - та RL -кіл виміряти різницю фаз між напругою і струмом за допомогою осцилографа неможливо, тому для цього слід скористатися векторними діаграмами, які наведені на рис. 3.2 і 3.3.
Оскільки при дослідженні паралельних кіл є можливим вімірювання лише струмів  , то з цих векторних діаграм видно, що для паралельного RL -кола зсув фаз між напругою та струмом  і дорівнює
а для паралельного RC -кола такий зсув
При цьому абсолютне значення
Порядок виконання роботи
1. Користуючись стислим описом вимiрювальних приладiв, наведеним у дод. 1.2, пiдготувати генератор сигналiв, цифровий вольтметр i осцилограф до роботи, пiдключити їх до мережi живлення за допомогою тумблера “Мережа”, який знаходиться на передній панелі змінного блока 2, і дати їм можливість прогрiтися протягом 5 – 10 хвилин. 2. Шляхом натиснення кнопки 1 на змінному блоці 2 підключити до вимірювальних приладів схему, яка призначена для дослідження послідовного RC -кола. 3. За допомогою перемикача “ R 1, R 2, R 3” включити у послідовне Для контролю амплiтуди Um 1 або дiючого значення U 1 напруги u 1(t) можна скористатись осцилографом або цифровим вольтметром відповідно. 4. Вимiряти амплiтудне Um 3 або дiюче U 3 значення напруги u 3(t) на ре-зисторi R 3. Результати вимiрювань параметрiв напруг u 1(t) та u 3(t) занести до табл. 3.1. 5. За допомогою двоканального осцилографа вимiряти величину та визначити знак зсуву фаз мiж напругою та струмом у дослiджуваному Для цього необхiдно вимiряти рiзницю фаз мiж напругами u 1(t) та u 3 (t), перша з яких приблизно дорiвнює напрузi на дослiджуваному двополюснику, а друга збігається за фазою зi струмом, який протікає через цей двопо-люсник. Результати вимiрювань занести до табл. 3.1. 6. Вимiрювання, аналогiчнi проведеним згiдно з пп. 4 та 5, реалiзувати для вхiдного сигналу u 1(t) з iншими частотами, вказаними в табл. 3.1.
Таблиця 3.1
7. Розрахувати значення повного опору дослiджуваного двополюсника на всiх частотах, користуючись спiввiдношеннями
Z = Um 1/ Im = (Um 1/ Um 3)∙ R 3 або Z = U 1/ I = (U 1/ U 3)∙ R 3. Результати розрахункiв занести до табл. 3.1. 8. Виходячи зі значень повних опорів Z та фазових зсувів j між напругою та струмом досліджуваного кола визначити та занести до табл. 2.1 комплексні опори цього кола, записані у показниковій формі:
9. Користуючись формулою Ейлера
розрахувати активнi та реактивнi складовi комплексного опору RC -дво-полюсника, що досліджується, на всiх частотах. Визначити ємність конденсатора цього двополюсника. 10. Підключити до вимірювальних приладів за допомогою кнопки 2 послідовне RL -коло та провести його дослідження аналогічно до пп. 4 – 9. Частоту вхідного сигналу задавати в такому самому діапазоні частот 10…100 кГц, а результати вимiрювань та розрахункiв занести до таблиці, аналогiчної до табл. 3.1.
За допомогою перемикачів “Вм2” та “Вм3” можна по черзі підключати до резистора R н або котушку індуктивності L, або конденсатор C, а перемикач “Вм1” дає можливість закоротити додатковий резистор R д. 12. За допомогою перемикача “Вм1” закоротити додатковий резистор R д, а перемикачами “Вм2”, “Вм4” включити паралельно резистор R н і котушку індуктивності L. Установити на виході генератора гармонічну напругу u вх(t) = u 1(t) з амплітудним значенням Um 1 = 3…5 В та частотою f = 10 кГц і виміряти діючі струми в нерозгалуженій частині кола І (перемикач “ВМ4” у положенні 1) та через котушку ідуктивності IL (перемикач “ВМ4” у положенні 2).
Результати вимірювань занести до табл. 3.2. Таблиця 3.2
13. Розрахувати фазовий зсув між напругою і струмом у паралельному RL -колі за допомогою виразу
14. Знайти повний та комплексний опори кола, а також активну і реак-тивну складові останнього за тією ж методикою, що й для послідовних Провести аналогічні дослідження ще для декількох частот робочого діапазону 10…60 кГц. Результати всіх вимірювань та розрахунків занести до табл. 3.2. 15. Відключити від кола котушку індуктивності L та підключити пара-лельно до резистора R н конденсатор С. Провести дослідження паралельного RC -кола за методикою аналогічною до методики аналізу RL -кола. Однак у цьому випадку необхідно частоту вхідного сигналу задавати в діапазоні 5…30 кГц, а замість струму ІL вимірювати струм IC. При цьому різниця фаз між напругою та струмом дорівнює
16. Знайти повний та комплексний опори кола, а також активну й реак-тивну складові останнього за тією ж методикою, що й для послідовних Результати розрахунків та вимірювань занести до таблиці аналогічної до табл. 3.2. 17. Згiдно з одержаними розрахунками і експериментальними результатами побудувати часовi та векторнi дiаграми для всіх дослiджених кiл, зобразити частотнi залежностi для повних опорiв кіл та фазових зсувів між напругою та струмом, а також навести аналогiчнi залежностi для реактивних i активних складових комплексних опорiв цих кіл. Розрахувати значення параметрiв елементiв досліджених кiл.
Змiст звiту
1. Мета i програма роботи. 2. Результати, одержанi в процесi пiдготовки до роботи. 3. Схеми для проведення дослiджень, виконанi у вiдповiдностi до дiючих стандартів. 4. Результати дослiджень у виглядi таблиць, розрахункiв, часових i векторних дiаграм, а також графiкiв одержаних залежностей. 5. Стислi висновки вiдносно результатiв виконаної роботи.
Контрольнi запитання та завдання
1. Яким чином можна теоретично та експериментально оцiнити фазовi зсуви мiж струмом та напругою для пасивних RC - та RL -двополюсникiв? 2. Виходячи з фізичних міркувань побудувати залежнiсть вiд частоти 3. Як визначаються повнi та комплексні опори для послiдовних RL - та RC -кiл? 4. Як визначаються повнi та комплексні опори для паралельних RL - та RC -кiл? 5. Як визначаються миттєвi напруги і струми активних опорів та реак-тивних елементів пасивних двополюсникiв? 6. Чому дорiвнюють амплiтуднi та дiючi значення напруг і струмів актив-них опорів та реактивних елементів послідовних RC - та RL -кiл? 7. Запишiть вирази для миттєвих, амплiтудних та дiючих значень струмiв для елементів паралельних RC - та RL -кiл. 8. Як виразити дiюче значення напруги на затискачах послiдовного 9. Як виразити дiюче значення струму паралельного RC - або RL -двопо-люсника через діючі струми окремих вiток? 10. За якої умови фазовий зсув мiж струмом та напругою в пасивному двополюснику буде становити π/4? 11. Провести порiвняльний аналiз поведiнки послiдовного та паралельного RC -кола в дiапазонi частот вiд наднизьких до надвисоких. 12. Провести порiвняльний аналiз поведiнки послiдовного та паралельного RL -кола в дiапазонi частот вiд наднизьких до надвисоких. Лабораторна робота № 4
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 529; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.144.243.184 (0.142 с.) |
(Zx – повний опір досліджуваного двополюсника).
= 3 B, що вiдповiдає діючому значенню приблизно 
= 2,1 В.
мiж напругою i струмом у елементi, що дослiджу-ється. Для цього необхiдно вимiряти рiзницю фаз мiж напругами u 1(t) та u 2(t), перша з яких приблизно дорiвнює напрузi на дослiджуваному елементi, а друга збігається за фазою зi струмом, який протікає через цей елемент.
Гц для конденсатора.
між напругою та струмом досліджуваних елементів знайти і занести до таблиць комплексні опори цих елементів, записані у показниковій формі
.
, ZС = F (f), 
, ZL = F (f), 
, а також частотні за-лежностi для реактивних та активних складових комплексних опорiв.
В.
В.
,
і дорівнює
.
.
11. Підключити до вимірювальних приладів за допомогою кнопки 4 схему для дослідження паралельних RL - та RC -кіл. Ця схема з урахуванням додаткового резистора R д та перемикачів “Вм1”, “Вм2”, “Вм3”, “Вм4” наведена на рис. 3.4. При цьому верхнє положення відповідних тумблерів на передній панелі змінного блока відповідає замкненому стану перших трьох перемикачів та положенню 1 перемикача Вм4.
, град
.
