Проверка основных теоретических положений электротехники.

Схемотехнические модели, разработанные в программе Electronics Workbench, представляют собой виртуальные лабораторные установки. Поэтому с их помощью можно изучить, к примеру, в теории цепей переменного тока такие явления как резонанс напряжений.

Схема лабораторная установка в этом случае имеет следующий вид рис. 2.18.

Рис. 2.18. Схема лабораторной установки

На рис. 2.19 представлен экран двулучевого осциллографа, с помощью которого можно увидеть синусоидально изменяющиеся величины во времени, входного напряжения (2) и на выходе схемы (емкости) (1).

Рис. 2.19. Экран осциллографа

Основной причиной возникновения резонансных явлений, как известно из физики раздел электромагнетизма, является совпадение собственной частоты колебаний колебательных контуров с вынужденной частотой колебаний источника питания.

При исследовании резонансных явлений на экспериментальных физических установках явление резонанса достигают, изменяя величину емкости. Пределы изменений значения емкости устанавливают так, чтобы исследовать предрезонансную область, резонанс и после резонансную область колебательного контура.

При наличии виртуальной лабораторной установки признаки резонанса можно определить, изменяя любой реактивный параметр схемы или изменяя частоту источника питания. Алгоритм проведения исследований можно реализовать следующим образом.

Определить резонансную частоту , после этого задав значение или , установить на схеме параметры резистивного, индуктивного и емкостного элементов. Параметры реактивных элементов определятся исходя из выражения для резонансной частоты

. (2.1)

Значение сопротивления резистора для установления характерных признаков резонанса необходимо выбирать из следующих соотношений

, (2.2)

где – добротность контура, а , .

После того как определены и установлены параметры виртуальной лабораторной установки, изменяя частоту источника питания в диапазоне от 10 – 100 Гц с шагом в 10 Гц, исследуют явление резонанса напряжений в схеме (рис.2.18). Основными признаками резонанса напряжений для данной схемы будут: максимальное значение тока (показания амперметра), значения напряжений (показания вольтметров).

Задание на исследование резонансных явлений с использование программы Electronics Workbench содержит обычно следующие пункты:

1. Собрать виртуальную лабораторную установку;

2. Определить параметры и настроить схему;

3. Снять показания приборов изменяя в рекомендованном диапазоне изменения частоты источника питания и занести их в таблицу;

4. Определить зависимости параметров реактивных элементов и входного сопротивления от частоты;

5. Построить зависимости;

где – модуль общего сопротивления схемы.

6. Выводы.

Рис. 2.20. Зависимости параметров схемы от частоты питающего напряжения

На рис. 2.20. приведены зависимости параметров реактивных сопротивлений и входного сопротивления схемы от частоты. Анализ этих зависимостей показывает, что в дорезонансной области, когда , общее сопротивление схемы имеет резистивно-емкостной характер нагрузки. При резонансе, когда , общее сопротивление схемы имеет минимальное значение, равное активному сопротивлению резистивного элемента. В области после резонанса, когда , общее сопротивление схемы имеет резистивно-индуктивный характер нагрузки.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: