Материал: 930_lab4

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра физики

Отчет по лабораторной работе №4

по дисциплине «Теоретические основы электротехники»

Тема: Исследование установившегося синусоидального режима в динамических цепях

Цель работы

Практическое ознакомление с синусоидальными режимами в rc-, rl- и rlc цепях. Экспериментальные исследования с применением моделирующих компьютерных программных средств Multisim

1. Исследование установившегося синусоидального режима в rc - цепи

Соберем схему, соответствующую схеме на рисунке. В цепи R=R1=200 Ом, C=C1 = 0.05 мкФ

Рисунок 1. Схема с С-элементом

1.1 Установим для функционального генератора XFG1 амплитуду гармонических колебаний (Um=2.82842 В) частоту 7.5 кГц. Измерим напряжения на емкостном элементе C1, на резисторе R1 и ток в цепи

Таблица 1.1. Результаты измерения цепи с С-элементом

Рисунок 2. Показания осциллографа

R = UR/I = 0.8547/0.00427 = 200.164 ~ 200 Ом

С = 1/(|Zc|*ώ) = 1/(Uc\I * 2*π*f) = 1/(1.808/0.00427 * 2* π*7500) = 50.1* Ф

Находим ∆t и T на осциллограмме: ∆t =24.378* с, Т = 133.33* с

= = 65.822∘

Рисунок 3. Векторная диаграмма Рассчитаем = acrtan( ) = 64,7 ~

Полученная при помощи векторной диаграммы величина угла сдвига фаз между входным напряжением и током совпадает с соответствующим значением угла сдвига, полученным по осциллограмме.

1.2 Установим для функционального генератора XFG1 амплитуду гармонических колебаний (Um=2.82842 В) частоту 7.5 кГц. Измерим напряжения на емкостном элементе C1, на резисторе R1 и ток в цепи

Таблица 1.2. Результаты измерения цепи с f = 15 кГц

Рисунок 4. Показания осциллографа

R = UR/I = 1.374/0.00687 = 200 Ом

С = 1/(|Zc|*ώ) = 1/(Uc\I * 2*π*f) = 1/(1.808/0.00427 * 2* π*15000)=50.1* Ф

Находим ∆t и T на осциллограмме: ∆t =8.706* с, Т = 66.67* с

= = 47,01∘

Рисунок 5. Векторная диаграмма

Рассчитаем = acrtan(1.453/1.374) = 46.6 ~

Полученная при помощи векторной диаграммы величина угла сдвига фаз между входным напряжением и током совпадает с соответствующим значением угла сдвига, полученным по осциллограмме.

2. Исследование установившегося синусоидального режима в rl – цепи

Соберем схему, соответствующую схеме на рисунке. В цепи R=R1=200 Ом, L=L1 = 8 мГн

Рисунок 6. Схема с L-элементом

2.1 Установим для функционального генератора XFG1 амплитуду гармонических колебаний (Um=2.82842 В) частоту 7.5 кГц. Измерим напряжения на емкостном элементе L1, на резисторе R1 и ток в цепи

Таблица 2.1. Результаты измерения цепи с L-элементом

R = UR/I = 0.935/0.004675 = 200 Ом

L = UL/(I*2* π*f) = 1.768/(0.004675 *2* π*7500) = 0.008025 Гн

Рисунок 7. Показания осциллографа

Находим ∆t и T на осциллограмме: ∆t =23.134* с, Т = 133.33* с

= = 62,463∘

Рисунок 8. Векторная диаграмма

Рассчитаем = acrtan(1.768/0.935) = 62.128 ~ Полученная при помощи векторной диаграммы величина угла сдвига фаз между входным напряжением и током совпадает с соответствующим значением угла сдвига, полученным по осциллограмме.

2.2 Установим для функционального генератора XFG1 амплитуду гармонических колебаний (Um=2.82842 В) частоту 4 кГц. Измерим напряжения на емкостном элементе L1, на резисторе R1 и ток в цепи

Таблица 3.2. Результаты измерения цепи с L-элементом

R = UR/I = 1.408/0.007031 = 200,256 Ом

L = UL/(I*2* π*f) = 1.413/(0.007031*2* π*4000) = 0.00799 Гн

Рисунок 9. Показания осциллографа

Находим ∆t и T на осциллограмме: ∆t =31.095* с, Т = 250* с

= = 44.78∘

Рисунок 10. Векторная диаграмма

Рассчитаем = acrtan(1.413/1.408) = 45.1 ~

Полученная при помощи векторной диаграммы величина угла сдвига фаз между входным напряжением и током совпадает с соответствующим значением угла сдвига, полученным по осциллограмме

3. Исследование установившегося синусоидального режима в rlc – цепи

Соберем схему, соответствующую схеме на рисунке. В цепи R=R1=200 Ом, C=C1=0.05 мкФ, L=L1=8мГн.

Рисунок 11. Схема с CL-элементами

3.1 Исследуем АЧХ цепи с помощью графопостроителя Bode Plotter ХВР1, находим резонансную частоту f0 = 7,955 kHz цепи при максимальном значении АЧХ. Устанавливаем эту частоту на функциональном генераторе XFG1 и измеряем напряжения на емкостном элементе C1, на индуктивном элементе L1, на сопротивлении R1 и ток в цепи