Лабораторные работы по электротехнике

Лабораторная работа № 7

Переходные процессы в простейших RC-, RL- и RLC-цепях

1.Назначение работы

В работе проводятся исследования переходных процессов в RC-, RL- и RLC-цепях при подключении их к источнику постоянного напряжения. Изучается влияние параметров цепей на характер переходных процессов.

2. Описание установки

При проведении данной лабораторной работы предполагает использование установки ELVIS, представляющей собой открытую платформу, включающую в себя настольную рабочую станцию ELVIS, многофункциональную систему сбора данных National Instruments и программное обеспечение NI LabVIEW.

3. Подготовка к работе

1. Получить для схемы рис. 1 зависимости напряжения uС(t) на конденсаторе и тока iС(t) в конденсаторе при включении и отключении источника. Нарисовать их графики на одной оси времени (последовательные процессы включения и отключения). Написать выражение для определения постоянной времени t.

2. Получить для схемы рис. 2 зависимости напряжения и тока катушки uL(t) и iL(t) для включения и отключения источника. При решении этой задачи внутреннее сопротивление источника не учитывать. Нарисовать их графики на одной оси времени (последовательные процессы включения и отключения). Написать выражение для определения постоянной времени t.

3. Для цепи, изображенной на рис. 3 (контур r L C), считая известными величины r, L, C и напряжение на генераторе Ug, а сопротивление катушки индуктивности rк = 0, получить выражение для напряжения uL(t) при колебательных процессах зарядки и разрядки конденсатора. Выражение получить, рассчитывая uL(t) классическим методом.

4. Рабочее задание

  Для того чтобы визуально наблюдать переходные процессы, происходящие в цепи при подключении ее к источнику постоянного напряжения, в качестве источника питания целесообразно использовать источник ЭДС, на выводах которого выдается напряжение формы меандра. Таким образом, на каждом периоде происходит два переходных процесса: первый соответствует подключению цепи к источнику постоянного напряжения значения «+E», второй соответствует подключению цепи к источнику «–E».

Снять зависимость напряжения на конденсаторе от времени uC(t) при переходных процессах, возникающих при подключении RC-цепи к источнику напряжения формы меандра.

  Для этого собрать схему, представленную на рис. 1. Необходимые подключения указаны на схеме.

Рис. 1.

Снять зависимость напряжения на катушке от времени uL(t) при переходных процессах, возникающих при подключении RL-цепи к источнику напряжения формы меандра.

  Для этого собрать схему, представленную на рис. 2.

Рис. 2.

Снять зависимость напряжения от времени на участке цепи, содержащей индуктивность и емкость, при переходных процессах, возникающих при подключении RLС-цепи к источнику напряжения формы меандра.

 Для этого собрать схему, представленную на рис. 3,а. Ориентировочный вид переходного процесса изображен на осциллограмме рис. 3,б.

 Рис. 3, а Рис. 3, б

5. Вопросы для самопроверки

1. Объясните, как влияют на кривые напряжения или тока в переходном процессе параметры цепи (на примере цепей, исследуемых в данной работе). Объяснение сопроводить изображением на одном графике (качественно) кривых напряжения или тока для двух разных значений изменяемого параметра.

2. Какой из способов определения t наиболее точный и почему?

3. На примере любой из исследуемых в работе цепей объясните, влияют ли, и если влияют то как, параметры ее элементов на величину тока.

4. Как меняется при изменении параметров цепи (предлагается рассмотреть любую из исследуемых в данной работе цепей) осциллограмма напряжения uR(t)?

5. Как изменится зависимость напряжений и токов от времени в исследуемых цепях, если учесть внутреннее сопротивление источников питания?

6. Как определяются постоянные интегрирования для iС(t), uL(t) в исследуемых цепях?

Лабораторные работы по электротехнике и физике