Переходные процессы в цепях первого и второго порядка

Министерство образования и науки

Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА

(НАЦИОНАЛЬНЫЙ  ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

(СГАУ)

 

Радиотехнический факультет

Кафедра электротехники

 

 

 

Лабораторная работа №4

«Переходные процессы в цепях первого и второго порядка»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                              Студент: Ярыгин С. В.  гр. 5201 С349

                                                              Проверил: Католиков В.И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Самара 2013

 

 

Цель работы: изучить переходные процессы в цепях первого и второго порядка с помощью осциллографа.

1.Изучение переходного процесса в цепи первого порядка с помощью осциллографа.

      Включим лабораторный стенд. Проверим все соединительные проводники с помощью мультиметра на отсутствие обрывов и соберем цепь в соответствии  со схемой на рис. 1.

 

 

Рисунок 1 – Цепь первого порядка с последовательным соединением r и L.

 

     Установим режим развертки  на осциллографе - внешняя синхронизация, а на генераторе – режим  импульсного напряжения с регулируемой  частотой. Установим частоту генератора,  при которой на экране осциллографа  длительность развертки равна  примерно длительности переходного  процесса.

     Зарисуем осциллограмму  входного напряжения, uL(t) при различных значениях сопротивления. Возьмем значения сопротивления r такие, при которых длительность переходного процесса:

А)примерно равна длительности импульса генератора;

Б)больше длительности импульса

В)меньше длительности импульса генератора.

     Поменяем r и L местами и повторим опыт.

 

 

Рисунок 2 – Осциллограмма входного напряжения, 0,5 В/дел.

 

Рисунок 3 – Осциллограмма напряжения uL(t) при r=330 Ом, 1,0 В/дел.

 

 

Рисунок 4 – Осциллограмма напряжения uL(t) при r=1 кОм, 1,0 В/дел.

 

 

Рисунок 5 – Осциллограмма напряжения uL(t) при r=10 кОм, 0,5 В/дел.

 

 

Рисунок 6 – Осциллограмма напряжения ur(t) при r=100 Ом, 0,2 В/дел.

 

 

 

 

Рисунок 7 – Осциллограмма напряжения  ur(t) при r=330 Ом, 0,5 В/дел.

 

 

2.Изучение  цепи второго порядка с помощью  осциллографа.

 

     Соберем цепь в соответствии со схемой на рис.9.

 

 

Рисунок 9 – Исследуемая электрическая цепь второго порядка.

 

     Подберем три значения  сопротивления r таких, чтобы при одном значении r=r1 процесс был апериодических, при r=r2 – граничным, а при r=r3 – колебательным.

     Зарисуем осциллограммы  uC(t), uL(t), ur(t).

 

 

 

Рисунок 10 – Осциллограмма напряжения uC(t) при r=100 Ом, 1,0В/дел.

 

 

 

Рисунок 11 – Осциллограмма напряжения uC(t) при r=470 Ом, 0,5 В/дел.

 

 

 

Рисунок 12 – Осциллограмма напряжения uC(t) при r=220 Ом, 0,2  В/дел.

 

 

 

Рисунок 13 – Осциллограмма напряжения uL(t) при r=1 кОм, 1,0  В/дел.

 

 

 

Рисунок 14 – Осциллограмма напряжения uL(t) при r=2,2 кОм, 1,0 В/дел.

 

 

Рисунок 15 – Осциллограмма напряжения uL(t) при r=10,0 кОм, 0,5 В/дел.

 

 

 

Рисунок 16 – Осциллограмма напряжения ur(t) при r=1,0 кОм, 0,5 В/дел.

 

 

 

 

Рисунок 17 – Осциллограмма напряжения ur(t) при r=2,2 кОм,     В/дел.

 

 

Рисунок 18 – Осциллограмма напряжения ur(t) при r=10,0 кОм,    В/дел.

 

 

 

 

Найдём постоянную времени в цепи первого порядка:

(1)

Длительность переходного процесса составляет  (3÷5) τ.

t=5τ;    (2)

t=5*40/330=0,61(мс),

τ=0.121(мс);

t=200/1000=0.2(мс),

τ=0.04(мс);

t=200/10000=0.02(мс),

 τ=0.004(мс).

 

Рассчитаем резонансную частоту для контура:

 

 

 

ВЫВОД.

     В итоге мы получили осциллограммы напряжений на активных и реактивных элементах. Убедились в верности законов коммутации, исходя из графиков осциллографа.