Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное

бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра

«Теория электрических цепей»

Лабораторная работа №30 по теме

«Моделирование на ЭВМ переходных процессов в цепях первого порядка»

по дисциплине

«Электротехника»

Выполнил: студент гр. БСТ2002

Пресняков Д.Р.

Варианта 14

Проверил: доц. к.т.н. Микиртичан А.Г.

Москва 2021 г.

Содержание

Y

1. Цель работы 2

2. Ход работы 2

2.1. Предварительный расчёт 2

2.2. Сборка схемы RC-цепи 4

2.3. Анализ переходного процесса в RC-цепи 5

2.4. Сборка схемы RL-цепи 5

2.5. Анализ переходного процесса в RL-цепи 6

Получим зависимости мгновенного тока i(t)=I(R1), напряжения на резисторе u_R(t)=V(R1) (Зелёная кривая), напряжения на катушке u_L(t)=V(L1) (Синяя кривая) и напряжения источника V(V1) (Красная кривая) от времени t[0; 3RL]. График зависимостей представлен на рисунке 8. 6

6

3. Вывод 6

Вопросы для самопроверки 7

1. Цель работы

С помощью машинного эксперимента исследовать переходные процессы в цепях первого порядка.

2. Ход работы

2.1. Предварительный расчёт

1. Рассчитать постоянные времени RC для неразветвленной RC-цепи, представленной на рисунке 1, если C1=0,25 мкФ, а R1 принимает значения R1=20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и 5120 Ом. Полученные данные занести в таблицу 1

Рисунок 1 - Неразветвленная RC-цепь

2. Рассчитать постоянные времени RL для неразветвленной RL-цепи, представленной на рисунке 2, если L1=45 мГн, а R1 принимает значения R1=20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и 5120 Ом. Полученные данные занести в таблицу 1.

Рисунок 2 - Неразветвленная RL-цепь

3. Рассчитать и построить временные зависимости тока i(t), напряжения на резисторе uR(t) и напряжения на конденсаторе uC(t) в неразветвленной RC-цепи, представленной на рисунке 3, если цепь включается на постоянное напряжение. Принять E1=1 В, R1=160 Ом, C1=0,25 мкФ, t[0; 3RC]

Рисунок 3 - Неразветвленная RC-цепь

4. Рассчитать и построить временные зависимости тока i(t), напряжения на резисторе u_R(t) и напряжения на катушке u_L(t) в неразветвленной RL-цепи, представленной на рисунке 4, если цепь включается на постоянное напряжение. Принять E1=1 В, R1=160 Ом, L1=45 мГн, t[0; 3RL]

Рисунок 4 - Неразветвленная RL-цепь

Таблица 1 - Таблица расчёта

По предварительному расчёту (C1=0,25 мкФ, L1=45 мГн)
R1, Ом	20	40	80	160	320	640	1280	2560	5120
, мкс
, мкс
По экспериментальным данным
, мкс
, мкс

2.2. Сборка схемы RC-цепи

Соберём схему RC-цепи, представленной на рисунке 5, содержащий V₁=1V, R1=160 Ом, C1=0.25u, t[0; 3RC].

Рисунок 5 - Схема RC цепи

2.3. Анализ переходного процесса в RC-цепи

Получите зависимости мгновенного тока i(t)=I(R1), напряжения на резисторе u_R(t)=V(R1) (Красная кривая), напряжения на конденсаторе u_C(t)=V(C1) (Зеленая кривая) и напряжения источника V(V1) (Синяя прямая) от времени t[0; 3RC]. График зависимостей представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 - Получившийся график зависимостей

2.4. Сборка схемы RL-цепи

Соберём схему RL-цепи. Принять E1=1 В, R1=160 Ом, L1=45 мГн, t[0; 3RL] (рис. 4). Замените в схеме, представленной на рисунке 5, C1 на катушку (Inductor(L)) L1=45m. Получившаяся схема представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Схема RL-цепи

2.5. Анализ переходного процесса в RL-цепи

Получим зависимости мгновенного тока i(t)=I(R1), напряжения на резисторе u_R(t)=V(R1) (Зелёная кривая), напряжения на катушке u_L(t)=V(L1) (Синяя кривая) и напряжения источника V(V1) (Красная кривая) от времени t[0; 3RL]. График зависимостей представлен на рисунке 8.

Рисунок 8 - График зависимостей в RL-цепи

3. Вывод

Подводя итог, с помощью программы Micro-Cap я исследовал моделирование на ЭВМ переходных процессов в цепях первого порядка.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется переходным процессом? Приведите примеры.

Переходным процессом называется процесс перехода цепи от одного установившегося режима к другому.

Пример: цепи, ещё не подключившиеся к источнику электрического сигнала, т.е. цепи, в которых ещё нет токов

2. Какие цепи называются цепями первого порядка? Приведите пример.

Порядок электрической цепи определяется числом реактивных элементов. Цепь первого порядка (n = 1) включает один реактивный элемент - индуктивность или ёмкость и любое число резистивных элементов и независимых источников питания.

3. Какой режим называется установившемся? Приведите пример.

Режим называется установившимся, если параметры цепи либо постоянны во времени, либо постоянны по амплитуде токи и напряжения.

4. Какой физический смысл постоянной временной цепи?

Физически постоянная времени цепи определяет время, в течение которого свободная составляющая тока или свободная составляющая напряжения в цепи уменьшается в e раз.

5. Как по графику рассчитать постоянную времени цепи.

Чтобы по графику рассчитать постоянную времени цепи необходимо воспользоваться следующем формулой: