ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Краткие теоретические сведения. Эквивалентная схема реального контура (рисунок 1) содержит индуктивность L, ёмкость, С и активное сопротивление rЭквивалентная схема реального контура (рисунок 1) содержит индуктивность L, ёмкость, С и активное сопротивление r, которое равно сумме активных сопротивлений в индуктивности (rL) и ёмкости rс.
Рисунок 1 – Эквивалентная схема реального колебательного контура
В реальном контуре периодическое преобразование реактивной энергии (электрической в магнитную и обратно) сопровождается потерями на сопротивлении r, вследствие чего амплитуда колебаний уменьшается от периода к периоду или свободные колебания в реальном контуре имеют затухающий характер. Амплитуда свободных колебаний Im(t) с течением времени t изменяется по экспоненциальному закону (рисунок 2).
Рисунок 2 – Временные диаграммы мгновенного (а) и амплитудного (б) значений тока в реальном контуре при свободных колебаниях в нем
где Iom – амплитуда тока в начале процесса (t = 0); tц – постоянная времени контура
tц = 2L/r; (2)
Мгновенное значение тока в контуре.
где w0 – угловая частота свободных колебаний контура. Мгновенное значение напряжения на индуктивности контура.
; где Uom – начальная амплитуда напряжения; φ – сдвиг по фазе между напряжением UL и током i (φ = arctg (w0τц)). С увеличением сопротивления потерь r постоянная времени контура τц уменьшается, и амплитуда колебаний Im убывает быстрее. Частота свободных колебаний равна
,
где r– характеристическое сопротивление контура.
. (6)
Так как r исчисляется несколькими, а r – сотнями Ом, то r2/4r2 <<1. Тогда
. Свободные колебания в контуре возможны только при r < 2r. В противном случае подкоренное выражение в формуле (5) отрицательное и собственная частота контура ω оказывается мнимой величиной. Физически это означает, что потери в контуре настолько велики, что перезаряд конденсатора становится невозможным и разряд его приобретает апериодический характер (рисунок 3). Добротность колебательного контура определяется из выражения
. (8)
Затухание колебаний d определяется из выражения
.(9)
Реактивные сопротивления индуктивности и ёмкости определяются из выражений
L, . (10)
Рисунок 3 – Ток в контуре при апериодическом разряде конденсатора
Переход от колебательного разряда к апериодическому совершается при критическом затухании, соответствующему равенству r = 2r.
Ход работы
2.1.Включить ЭВМ 2.2.Запустить программу Electronic Workbench 5.12. 2.3.Открыть файл схемы (Файл\открыть\диск М\Радиотехническое отделение\ Радиотехника\ Лабораторная работа№2\схема лр№2). 2.4. Вывести окно осциллографа. Для этого необходимо двойным щелчком левой клавиши мыши нажать на осциллограф, в появившемся окне нажать «Expand»: 2.5. Запустить моделирование на 3-5 секунд с помощью выключателя моделирования. Нажимая одинарным щелчком левой клавиши мыши на стрелки (1) и (2) (рисунок 5) продвинуть получившуюся осциллограмму влево или вправо до тех пор пока на экране не появятся 2 импульса, между которыми наблюдаются затухающие синусоидальные колебания. При этом масштаб развёртки по времени осциллографа(Tame base) должен быть установлен равным 0.02ms/div. Развёртка по времени регулируется с помощью стрелок (3), по напряжению (вольт на деление) канала А- стрелками(4), канала В - стрелками(5). Изменение цвета фона осуществляется нажатием на « Reverse ». Изменить величину емкости С, прибавив к емкости значение С¢=3пФ*№варианта (№варианта соответствует № фамилии в списке группы).Рассчитанное значение емкости С необходимо взять за исходное. 2.6. Запустить моделирование на 3-5 секунд с помощью выключателя моделирования Зарисовать осциллограмму затухающих колебаний на миллиметровой бумаге.
2.7.На полученной осциллограмме измерить две соседние амплитуды ab и cd(см. рисунок 6). Для этого необходимо масштаб развёртки по времени осциллографа(Tame base)уменьшить. Нажать левой клавишей мыши на стрелки (1) (рисунок7) и удерживая её передвигать вертикальную линию до амплитудного значения колебаний.Вычислить логарифмический декремент затухания колебаний G и добротность Q по формулам G = (ab-cd)/ab; Q = p/G; (p = 3,14).
Рисунок 6– Осциллограмма затухающих колебаний G = (ab-cd)/ab; Q = p/G; G=(355.11-342.94)/355.11=0.034 Q = p/G=3.14/0.034=92.3 2.8 Записать выражение для полученной осциллограммы напряжения(см.выражение 4). ;
Определить: - начальную амплитуду колебаний U0m (см. выражение 3). - U0m=40.35mV - период колебаний T0 (интервал времени между двумя повторяющимися мгновенными значениями с учётом одинакового знака их изменения). - T=3.5 us - частоту колебаний f0=1/Т0. - f0= 0,28 - угловую частоту w0=2πf0. - w0= 1.75 - длину волны сводных колебаний l0=c/f0. - l0= ;
2.9 Используя параметры L,C,R, рассчитать частоту свободных колебаний w0 (см.выражение7), характеристическое сопротивление r (см.выражение6), добротность Q (см.выражение 8), затухание d (см.выражение 9), реактивные сопротивления ХL, XC (см.выражение 10), постоянную времени цепи τц(см.выражение 2). .w0 = 11.76 r=0.085 . Q=0.085/30=0,0028 . 1/ 0,0028=357,14 L, 11.76*1.5=17.64 . Xc=1/11.76*3.6=0.23 2.10. Изменить индуктивность L,увеличив ее в два раза и повторить измерения и расчёты сделанные в п. 2.6,2.7,2.8,2.9. 2.11.Восстановить значение индуктивности L,сделав ее равной L=1.5mH,а изменить емкость С, увеличив ее в два раза, и повторить измерения и расчёты сделанные в п.. 2.6,2.7,2.8,2.9. 2.12.. Изменить сопротивление R, сделав его последовательно равным R= 100Ом и R=5кОм. Убедиться в переходе от колебательного процесса к апериодическому (R>2ρ). 2.13. Измеренные и рассчитанные данные занести в таблицу 1. Таблица 1
На основании измерений и вычислений сделать выводы по свойствам свободных колебаний в реальном контуре.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|