Frisk_1_tom
.pdf
30 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
4.3.6 Построение зависимости КПД цепи от сопротивления нагрузки
Получите зависимость КПД цепи (η = 100*ÐH/ÐÈÑÒ) от сопротивления нагрузки.
Для этого нажмите клавишу F9.
Введите в окне Y Expression «100*I(R2)*I(R2)*R(R2)/(V(V1)*I(R2))» — имя функции КПД, в окне Y Range — Auto (ðèñ. 27).
Ðèñ. 27
Запустите построение, нажав кнопку Run.
Данный график занесите в соответствующий раздел отчета. Отметьте на графике величину, к которой асимптотически стремится КПД, и величину КПД при сопротивлении нагрузки равной внутреннему сопротивлению источника.
Полученные данные величин КПД занесите в табл. 1.
В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L2_6.CIR (File\Open...).
4.4 Исследование характеристик ИНУТ
4.4.1 Построение схемы с ИНУТ
Вернитесь к исходной схеме, нажав на клавиатуре клавишу F3. С помощью мышки выделите все элементы и удалите их (Del).
Собрать новую схему с линейным зависимым источником переменного напряжения ИНУТ (рис. 1á).
4.4.2 Ввод зависимого источника ИНУТ
Ввести зависимый источник ИНУТ (Í1) с управляющим сопротивлением γ = 3 Îì.
Лабораторная работа ¹ 2 |
31 |
|
|
Откройте меню Component\Analog Primitives\Dependent Sources и выберите
VofI (ðèñ. 28).
Ðèñ. 28
Курсор примет форму графического изображения ИНУТ. Поместите его на рабочее окно так, как показано на рис. 29.
Ðèñ. 29
Зафиксируйте это положение, щелкнув левой клавишей мыши. Появится окно Linear VofI constant dependent source. Введите величину управляющего сопротивления 3 (γ = 3 Îì) â îêíå Value (ðèñ. 30).
Заметим, что графическое изображение данного источника будет отли- чаться от приведенного на рис. 29, если заранее не привести изображение элементов к ГОСТам.
32 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
Ðèñ. 30
4.4.3 Ввод источника управляющего тока
Ввести источник управляющего синусоидального тока (I1) с амплитудой
Im = 2 À (A = 2) и частотой f = 2 кГц (F = 2k).
Откройте меню Component\Analog Primitives\Waveform Sources и выберите Current Source (ðèñ. 31).
Ðèñ. 31
Лабораторная работа ¹ 2 |
33 |
|
|
Курсор примет форму графического изображения источника. Поместите его на рабочее окно так, как показано на рис. 32.
Ðèñ. 32
Зафиксируйте это положение, щелкнув левой клавишей мыши. Появится окно Current Source. Щелкните на закладке Sin. Введите амплитуду и частоту управляющего тока А = 2, F = 2k. Остальные величины установите равными 0 (ðèñ. 33).
Ðèñ. 33
Убедитесь, что источник правильно работает. Щелкните мышкой на кнопке Plot. Появится окно Plot с синусоидальной зависимостью управляющего тока от времени (рис. 34).
34 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
Ðèñ. 34
Закройте это окно, щелкнув на кнопке Закрыть. Нажмите кнопку ÎÊ (ðèñ. 33).
4.4.4 Ввод сопротивления нагрузки
Ввести резистор R1 = RH = 100 Îì.
Откройте меню Component\Analog Primitives\Passive Components и выберите команду резистор Resistor (ðèñ. 11).
Курсор примет форму резистора (прямоугольник с выводами). Поместите его на рабочее окно, возле ИНУТ и щелкните левой кнопкой мыши. Появиться окно Resistor (ðèñ. 35).
 îêíå Value введите величину сопротивления нагрузки 100, нажмите кнопку OK.
4.4.5 Ввод земли
Откройте меню Component\Analog Primitives\Connectors и выберите землю Ground.
Установите два элемента земля, так как это показано на рис. 36.
4.4.6 Ввод проводников
Соедините все элементы проводниками. Для этого нажмите на кнопку ввода ортогональных проводников Wire Mode, и удерживая левую кнопку мыши, «прочертите» соединяя необходимые полюсы элементов (рис. 37).
В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L2_7.CIR (File\Open...) (ðèñ. 38).
Лабораторная работа ¹ 2 |
35 |
|
|
Ðèñ. 35
Ðèñ. 36
Ðèñ. 37
36 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
Ðèñ. 38
4.5Построение осциллограмм тока в цепи с ИНУТ
4.5.1Построение осциллограмм напряжения источника
èуправляющего тока
Убедитесь, что введены все элементы правильно.
Получите зависимость напряжения на нагрузке от времени uÍ(t) (V(R1)) и управляющего тока i(t) (I(I1)). Для этого в меню Analysis выберите команду
Transient... .
На экране появиться окно Transient Analysis Limits, в котором задайте параметры построения требуемого графика так, как показано на рис. 39.
Time Range «1m» — интервал времени (0...1 мс).
Maximum Time Step «1» максимальный шаг интегрирования (1).
P номер окна «1», в котором будет построен график тока и напряжения. X Expression «t» — аргументы функции.
Y Expression «V(R1)» è «I(I1)» — имена функций.
X Range «1m» — интервал отображения аргумента по оси Х. Y Range «Auto» — интервал отображения функции по оси Y. Запустите построение, нажав кнопку Run.
Ðèñ. 39
Лабораторная работа ¹ 2 |
37 |
|
|
На экране появятся два графика в одной системе координат. Занесите их в соответствующий раздел отчета. Отметьте на графиках величины амплитуд напряжения ИНУТ и управляющего тока.
Полученные данные величин амплитуд занесите в таблицу 2.
Если графики не появились, то на клавиатуре нажмите клавишу F9 и убедитесь, что все величины для построения графика введены правильно. Нажмите вновь кнопку Run.
Повторите этот эксперимент c другой величиной сопротивления нагрузки R1 = 200 Ом. Вернитесь к исходной схеме, нажав на клавиатуре клавишу F3. Измените величину сопротивления R1 на 200. Для этого щелкните два раза на цифре 100 и введите 200. Повторите анализ. Получите два графика. Полученные данные занесите в таблицу 2.
Сделайте вывод о влиянии сопротивления нагрузки на амплитуду тока ИНУТ.
Повторите этот эксперимент c другой величиной амплитуды управляющего напряжения Um = 3 В (А = 3). Сделайте вывод о влиянии амплитуды управляющего напряжения на амплитуду напряжения ИНУТ.
5 Обработка результатов машинного эксперимента
Сравнить графики и данные с графиками и данными, полученными в предварительном расчете. Сделать выводы.
6 Вопросы для самопроверки
1.Какой источник называется источником ЭДС. Приведите примеры независимых и зависимых источников.
2.Режимы работы источника ЭДС.
3.Чему равно падение напряжения на нагрузке UH ïðè RH = r?
4.Чему равна мощность выделяемая на внутреннем сопротивлении источника Pr ïðè RH = r?
5.Чему равен КПД при RH = r?
7 Содержание отчета
Отчет оформляется в формате MS Word. Шрифт Times New Roman 14, полуторный интервал.
Для защиты лабораторной работы отчет должен содержать следующий материал: титульный лист; цель работы; результаты машинного эксперимента; графики исследуемых зависимостей; выводы. К отчету должны быть приложены в напечатанном виде вопросы для самопроверки и ответы на них.
8Литература
1.Фриск В. В. Основы теории цепей. М.: РадиоСофт, 2002. 288 с.
2.Бакалов В. П., Дмитриков В. Ф., Крук Б. И. Основы теории цепей. М.: Радио и связь, 2003. 592 с.
Лабораторная работа ¹ 3
Исследование на ЭВМ характеристик источников тока
1 Цель работы
С помощью программы Micro-Cap получить внешние характеристики независимого источника тока. Познакомиться с зависимыми источниками.
2 Задание для самостоятельной подготовки
Изучить основные положения теории цепей об источниках стр. 16—20, 81—83 [1] и стр. 18—24 [2]. Выполнить предварительный расчет, письменно ответить на вопросы для самопроверки.
3 Предварительный расчет
3.1. Рассчитать и построить зависимость тока I от сопротивления нагрузки RH в цепи независимого источника постоянного тока (рис. 1à).
Ðèñ. 1
Принять:
J = 7,5 мА — ток источника постоянного тока;
r = 320 Ом — внутреннее сопротивление источника постоянного тока; RH = 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и 5000 Ом — сопротивление
нагрузки.
I = J/(1 + RH/r) = f(RH) — ток в нагрузке от сопротивления нагрузки RH. Данный график занести в соответствующий раздел отчета. Полученные
данные записать в таблицу 1.
Лабораторная работа ¹ 3 |
39 |
|
|
3.2. Для той же цепи рассчитать и построить следующие зависимости: UH = IRH = f(RH) — падения напряжения на нагрузке от сопротивления
нагрузки RH;
ÐÈÑÒ = JUH = f(RH) — мощность источника от сопротивления нагрузки RH; Ðr = UH2/r = f(RH) — мощность, выделяемая на внутреннем сопротивле-
нии источника от сопротивления нагрузки RH;
ÐÍ = I2RH = f(RH) — мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления нагрузки RH;
η = 100 %(ÐÍ/ÐÈ) = f(RH) — коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузки RH;
Данные графики занести в соответствующие разделы отчета. Полученные данные записать в таблицу 1.
Таблица 1
|
|
По предварительному расчету |
|
|
Получено экспериментально |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RH, Îì |
I, ìÀ |
|
UH, Â |
ÐÈÑÒ, Âò |
Ðr, Âò |
ÐH, Âò |
η , % |
I, ìÀ |
UH, Â |
ÐÈÑÒ, Âò |
Ðr, Âò |
ÐH, Âò |
η , % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
320 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1280 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2560 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.3. Для цепи (рис. 1б) с линейным источником переменного тока управляемым переменным напряжением (ИТУН), рассчитать амплитуду тока Jm, если крутизна управления S = 3 А/В, управляющее напряжение u(t) = = 2sin(2π ft), f = 2 кГц, для двух значений сопротивлений нагрузки RH 100 Îì è 200 Îì.
Полученные данные записать в таблицу 2.
Таблица 2
|
По предварительному расчету |
|
ÝÂÌ |
|
|
|
|
|
|
RH, Îì |
S, À/Â |
Um, Â |
Jm, À |
Jm, À |
|
|
|
|
|
100 |
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
200 |
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|