Планы обзорных лекций
Обзорная лекция для модуля 4
Тема: Нелинейные электрические цепи. Магнитные цепи. 1 часть. Вводная.
• Анализ итогов работы студентов в предыдущем семестре.
• Организация обучения второй части курса электротехники.
• Общая характеристика материала второй части курса электротехники.
• Разбивка теоретического материала по модулям. 2 часть. Обзор теоретического материала 4 модуля.
•Нелинейные электрические цепи и их отличие от линейных цепей: Зависимость параметров нелинейных элементов от величины и полярности приложенного напряжения (тока); невыполнимость принципа суперпозиций полей; возможность изменения нелинейными элементами формы и частоты сигналов. Параметры резистивных нелинейных элементов: ВАХ. Графический и графоаналитический методы расчета нелинейных цепей.
•Магнитные цепи. Определение векторных и скалярных величин, характеризующих магнитную цепь. Основные законы магнитных цепей: закон непрерывности магнитного потока, закон полного тока. Формальная аналогия между электрической и магнитной цепью. Прямая и обратная задача при расчете неразветвленной магнитной цепи с однородным магнитопроводом. Катушка с магнитопроводом в цепи синусоидального тока. Использование для расчета комплексного метода и построение векторных диаграмм.
3 часть Заключительная. Сообщение расписания консультаций и электронного адреса для вопросов, выдача графика выполнения 4 модуля.
Обзорная лекция для модуля 5
Тема: Трансформаторы и электрические машины. 1 часть. Вводная.
•Подведение итогов работы студентов по выполнению задания модуля 4. 2 часть. Обзор теоретического материала 5 модуля.
•Устройство и принцип действия однофазного трансформатора. Идеализированный трансформатор: уравнения электрического состояния, коэффициент трансформации, схема замещения и векторная диаграмма. Реальный однофазный трансформатор:
уравнения электрического состояния, схема замещения, векторная диаграмма; природа потерь и методы определения мощности потерь; нагрузочные характеристики. Особенности трехфазных трансформаторов. Измерительные трансформаторы.
•Устройство и принцип действия электрический машин постоянного тока. ЭДС якоря, механическая мощность вращения, электромагнитная мощность, КПД генератора, уравнение напряжения на выводах генератора. Основные характеристики генератора Вращающий момент двигателя и частота вращения, уравнение равновесного состояния электрической цепи якоря двигателя. Основные характеристики двигателя.
•Устройство и принцип действия асинхронной машины. Коэффициент скольжения, КПД, основные режимы работы асинхронного двигателя.
23
3 часть Заключительная. Ответы на вопросы студентов, выдача графика выполнения 5 модуля.
Обзорная лекция для модуля 6
Тема: Анализ цепей при несинусоидальных периодических воздействиях. Переходные процессы. Электронные устройства.
1 часть. Вводная.
•Подведение итогов работы студентов по выполнению задания модуля 5. 2 часть. Обзор теоретического материала 6 модуля.
•Спектральное представление периодических несинусоидальных сигналов. Действующее значение негармонической функции. Коэффициенты формы, амплитуды, искажения. Мощность в линейных электрических цепях с периодическими негармоническими напряжениями и токами. Расчет линейной электрической цепи с несинусоидальными сигналами. Электрические фильтры.
•Причины возникновения переходных процессов. Законы коммутации. Классический метод расчета переходных процессов.
•Классификация, характеристики, параметры и назначение электронных приборов. Полупроводниковые устройства: выпрямители, стабилизаторы, усилители, генераторы. Устройства на операционных усилителях. Интегральные микросхемы. Цифровые электронные устройства.
3 часть Заключительная. Ответы на вопросы студентов, выдача графика выполнения 6 модуля.
24
Планы и методические указания к выполнению экспериментальных исследований
При проведении физического эксперимента руководствоваться общими требованиями и методическими указаниями к выполнению экспериментальных исследований изложенных в учебном пособии для тьютора к первой части курса. Необходимым условием для успешного проведения лабораторных занятий по физическому эксперименту и компьютерному моделированию изучение тьютором методических указаний, составленных для студентов.
Лабораторное исследование к заданию модуля 4 (для студентов)
Цель исследования: Изучение влияния напряжения и воздушного зазора магнитопровода на ток и параметры катушки индуктивности с магнитопроводом; получение дополнительных исходных данных для выполнения задания.
Подготовка к экспериментальному исследованию:
1. Изучить теоретические вопросы:
•Элементы магнитной цепи.
•Свойства ферромагнитных материалов.
•Основные величины, характеризующие магнитное поле.
•Переменный магнитной поток в катушке с магнитопроводом.
•Влияние магнитопровода на форму кривой тока в катушке с магнитопроводом, включенной в цепь синусоидального напряжения.
•Идеализированная катушки с ферромагнитным сердечником.
•Схема замещения и векторные диаграммы реальной катушки с магнитопроводом.
2. Подготовить бланк протокола лабораторного исследования. Он должен содержать:
•схему электрической цепи:
~ 220 B |
~ 220 B |
нагрузка |
Рис. 1. Схема экспериментальной установки Модуля 4
• таблицу 1:
|
|
|
δ = 0 , мм |
|
|
|
δ1 = |
|
, мм |
|
|
δ2 = |
, мм |
|||||
|
|
Измерено |
|
Вычис- |
|
Измерено |
|
Вычислено |
|
Измерено |
|
Вычис- |
||||||
№ п/п |
|
|
лено |
|
|
|
|
лено |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
U |
|
P |
z |
I |
|
U |
|
P |
z |
I |
|
U |
|
P |
z |
|
А |
|
В |
|
Вт |
Ом |
А |
|
В |
|
Вт |
Ом |
А |
|
В |
|
Вт |
Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25
4
5
6
7
8
9
10
•формулы для расчета параметров схемы замещения катушки с магнитопроводом.
Содержание лабораторного исследования:
1.Провести экспериментальное исследование катушки с ферромагнитным сердечником с регулируемым воздушным зазором при питании от источника синусоидального напряжения.
2.По экспериментальным данным построить ВАХ и зависимости тока от воздушного зазора магнитопровода при заданном согласно варианту напряжении: I (δ) при
U =const .
3.Для расчета параметров схемы замещения нелинейной катушки по характеристике I (δ)
определить величину тока при заданном, согласно варианту, значении воздушного зазора δ3 .
Выполнение лабораторного исследования:
1.Познакомиться с оборудованием и измерительными приборами, используемыми для проведения эксперимента.
2.Собрать на испытательном стенде электрическую цепь (см. рис.1). Движок автотрансформатора T должен стоять на нуле.
3.Установить воздушный зазор в исследуемой катушке δ = 0 . Изменяя напряжение с помощью автотрансформатора, устанавливать значение тока I от 0 до 5 А через 0,5 А и измерять соответствующие значения напряжения и активной мощности P. Полученные значения занести в таблицу 1.
4.Зарисовать с экрана осциллографа кривую, соответствующую форме тока в цепи катушки при токе I = 4 А.
5. Устанавливая зазоры δ =δ1 и δ =δ2 повторить п. 3 и п. 4.
6.Построить на одном графике три ВАХ катушки при различных воздушных зазорах в сердечнике.
7.Рассчитать зависимости z(I ) при различных воздушных зазорах, полученные значения занести в таблицу 1. Построить зависимости z(I ) на одном графике.
8.Построить зависимость тока через катушку от величины зазора в сердечнике I (δ) при U =const (величина напряжения задается вариантом).
9.По характеристике I (δ) определить значение тока при зазоре δ =δ3 величина которого задана вариантом.
26
План проведения физического эксперимента Модуля 4
Тема: Исследование магнитоэлектрической цепи переменного тока.
Цель: Усвоить теоретические знания по теме синусоидальные магнитные цепи на примере исследования катушки с ферромагнитным сердечником с регулируемым воздушным зазором.
Закрепить навыки работы с измерительными приборами и организации проведения эксперимента.
Получить дополнительные исходные данные для выполнения задания.
Содержание физического эксперимента: измерение действующего значения тока катушки с ферромагнитным сердечником при различной величины зазора при изменении синусоидального напряжения питания; построение ВАХ и зависимости величины тока от воздушного зазора магнитопровода при постоянном напряжении: I (δ) при U = const и
определение величины тока при значении воздушного зазора δ3 .
Приборы и оборудование: лабораторный автотрансформатор для регулировки величины подаваемого напряжения, реостат, катушка индуктивности, измерительный комплект К-505 или К-150, осциллограф, соединительные провода.
Описание лабораторной установки:
Исследуемая катушка индуктивности L и резистор R подключаются к входным зажимам лабораторного автотрансформатора T , входные зажимы которого подключены к источнику синусоидального напряжения. Напряжение на резисторе R повторяет форму тока в цепи, поэтому для исследования формы тока осциллограф PS подключается к его зажимам. Измерение тока, напряжения и активной мощности в различных режимах проводиться с помощью комплекта К-505.
Методы: Метод мозгового штурма, проблемный метод, метод «кейса». Формы: бригадная, индивидуальная.
Ход занятия:
При проведении лабораторной работы необходимо пользоваться методическими указаниями
квыполнению экспериментального исследования.
1.Проведение допуска студентов к эксперименту.
Студент должен знать:
•цели и последовательность выполнения эксперимента;
•правила подключения и работы с приборами, определение цены делений многопредельных приборов.
•изменяемый параметр электрической цепи (воздушный зазор, выходное напряжение автотрансформатора);
•величины, которые должны быть измерены (ток и напряжение на катушке индуктивности, активную мощность);
•предполагаемый результат проводимого эксперимента (зависимость тока от воздушного зазора магнитопровода),;
•формулы для расчета параметров катушки индуктивности с воздушным зазором.
27
Каждый студент должен иметь бланк протокола лабораторного исследования (см. методические указания к выполнению лабораторного исследования к заданию модуля 4), содержащий:
•схему исследуемой магнитной цепи;
•таблицу, которую будет заполнять в ходе эксперимента;
•предварительный расчет пунктов 1,2,3.
Не подготовленные к работе студенты к выполнению экспериментального исследования не допускаются.
2.Выполнение лабораторного исследования:
Внастоящем эксперименте измерение тока, напряжений и активной мощности проводят прямым методом, с помощью измерительного комплекта К-505.
Работа выполняется фронтально, т.е. вся группа выполняет эксперимент одной тематики, но параметры схемы исследования индивидуальны для каждого студента. Бригада формируется по 2 цифре варианта задания. Схема исследования у всех студентов бригады одинакова, значения величин зазоров катушек индуктивности разные. Поочередно студенты устанавливают свой зазор в катушке и проводят измерения. Другие члены бригады помогают: ведут записи, контролируют правильность проведения эксперимента и т.д.
Физический эксперимент заключается в исследовании влияния величины воздушного зазора катушки с ферромагнитным сердечником на амплитуду и форму кривой тока при питании от источника синусоидального напряжения.
При выполнении физического исследования тьютор:
•знакомит студентов с оборудованием и измерительными приборами: комплектом измерительных приборов К-505 или К-150, осциллографом;
•обязательно проверяет цепь перед включением ее под напряжение.
•при необходимости, помогает студентам проводить опыты.
•помогает студентам внимательно установить величину зазора с помощью пластин, следить за их ровным расположением в зазоре. Сильный гудящий звук при проведении опыта свидетельствует, что пластины установлены не ровно. Схему необходимо отключить и поправить расположение пластин в зазоре.
Задача тьютора выработать у студентов навык правильного алгоритма последовательности начальных действий при проведении измерений, а именно:
•убедиться в том, что в схему подается питание, с помощью внешнего измерительного прибора;
•визуально осмотреть схему на наличие в ней обрывов, короткого замыкания, проверить номиналы элементов, из которых собранна схема;
•убедиться в исправности соединительных шнуров.
По окончании работы тьютор анализирует полученные данные и регистрирует в журнале отчета выполнение студентом физического эксперимента.
Проведение занятия по предложенному сценарию необходимо вести максимально регламентируя действия студентов во время проведения опыта, а также ознакомить их с планом проведения занятия, определить место каждой бригады, распределить роли в бригаде. Тьютору и лаборантам необходимо участвовать в проведении измерений, следить за правильностью действий студентов, поддерживать доброжелательный активный психологический климат на занятии.
Лабораторное исследование к заданию модуля 5 (для студентов)
28
Цель исследования: Изучение экспериментальных и расчетных методов анализа режимов работы однофазного трансформатора, получение дополнительных исходных данных для выполнения задания.
Подготовка к экспериментальному исследованию:
1. Изучить теоретические вопросы:
•Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.
•Идеализированный трансформатор. Коэффициент трансформации.
•Реальный однофазный трансформатор. Уравнения электрического состояния, схема замещения и векторная диаграмма.
•Режимы работы трансформатора: холостой ход, короткое замыкание, нагрузочный.
2.Подготовить бланк протокола лабораторного исследования. Он должен содержать:
•схему электрической цепи для исследования различных режимов работы трансформатора (рис. 2):
~ 220 B |
~ 220 B |
нагрузка |
Рис.2. Схема экспериментальной установки Модуля 5
•таблицу 2:
|
|
|
Измерено |
|
|
|
Вычислено |
|
|
|||
№ п/п |
U1 |
I1 |
|
P1 |
|
U2 |
I2 |
P2 |
cosϕ1 |
η |
U2 |
Режимы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
А |
|
Вт |
|
В |
А |
Вт |
- |
% |
% |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•формулы для расчета коэффициента трансформации по напряжению KU , коэффициента
мощности cosϕ1 , мощности P2 , КПД трансформатора η , процентного изменения напряжения трансформатора U 2 .
Содержание лабораторного исследования:
1.Исследовать режимы работы однофазного трансформатора: холостой ход, короткое замыкание и с различной нагрузкой.
2.По экспериментальным данным определить основные параметры трансформатора и построить его рабочие характеристики.
3.Используя опытные данные рассчитать параметры Т-образной схемы замещения трансформатора и построить векторную диаграмму.
29
Выполнение лабораторного исследования:
1.Познакомиться с оборудованием и измерительными приборами, используемыми для проведения эксперимента.
2.Записать в протокол номинальные параметры исследуемого трансформатора.
3.Собрать на испытательном стенде электрическую цепь (см. рис.2).
Внимание! Перед началом каждого опыта движок автотрансформатора T1 должен стоять в нулевом положении.
4.Выполнить опыт холостого хода трансформатора. Для этого:
а) отключить Rн;
б) установить с помощью автотрансформатора номинальное напряжение U1ном (по вольтметру PV1 комплекта К-505);
в) занести в таблицу 2 показания приборов.
5.Выполнить опыт короткого замыкания трансформатора. Для этого:
а) движок автотрансформатора T1 установить в нулевое положение, сопротивление
нагрузки Rн сделать равным нулю;
б) автотрансформатором T1 плавно увеличивать напряжение U1 до тех пор, пока ток I1 не будет равен I1ном;
в) занести в таблицу 2 показания приборов. Внимание! В опыте короткого замыкания U1 << U1ном.
6.Выполнить опыт с различной нагрузкой трансформатора. Поддерживая U1 = U1ном изменять сопротивление нагрузки Rн таким образом, чтобы ток I2 изменялся от 0 до I2 = I2 к.з. с шагом 1 А. Показания приборов занести в таблицу 2.
7.По экспериментальным данным рассчитать коэффициент трансформации по
напряжению KU и коэффициента трансформации по току Ki, значением мощности P2, КПД η, коэффициент мощности cos φ1 и процентное изменения напряжения трансформатора U2.
8. Построить зависимости U2(I2), cos φ1(I2), η (I2) и U2(I2).
9.Из опытных данных определить потери в магнитопроводе трансформатора и его обмотках.
10.Изобразить Т-образную сему замещения и векторную диаграмму приведенного однофазного трансформатора.
План проведения физического эксперимента Модуля 5
Тема: Исследование принципа действия и режимов работы однофазного трансформатора магнитоэлектрической цепи переменного тока.
Цель: Закрепить теоретические знания по теме устройство и принцип действия трансформаторов.
Познакомить студентов с работой однофазного трансформатора и методами проведения опытов холостого хода и короткого замыкания.
Получить дополнительные исходные данные для выполнения задания.
Содержание физического эксперимента: измерение токов, напряжений и мощности первичной и вторичной обмоток трансформатора в опытах холостого хода, короткого
30
замыкания и с различным сопротивлением нагрузки и по этим данным определение параметров однофазного трансформатора и построение его рабочих характеристик.
Приборы и оборудование: лабораторный автотрансформатора, исследуемый понижающий трансформатор, реостат, измерительный комплект К-505 или К-150, вольтметр, амперметр, соединительные провода.
Описание лабораторной установки:
Исследуемый трансформатор T2 подключен к выходным зажимам комплекта измерительных приборов К-505 (рис.2). Напряжение, подаваемое на исследуемый трансформатор, регулируется с помощью лабораторно автотрансформатора T1, входные зажимы которого подключаются к автоматическому выключателю сети синусоидального напряжения 220В частотой f = 50 Гц. Исследуемый режим работы трансформатора
определяется сопротивлением нагрузки Rн и контролируется с помощью амперметра PA2 и вольтметра PV2.
Методы: проблемный метод, эвристический метод. Формы: бригадная.
Ход занятия:
При проведении лабораторной работы необходимо пользоваться методическими указаниями
квыполнению экспериментального исследования.
1.Проведение допуска студентов к эксперименту.
Студент должен знать:
•цели и последовательность выполнения эксперимента;
•правила подключения и работы с приборами, определение цены делений многопредельных приборов.
•изменяемый параметр электрической цепи (выходное напряжение автотрансформатора, сопротивление нагрузки, подключаемое к выходным зажимам исследуемого трансформатора);
•величины, которые должны быть измерены (ток, напряжение и активная мощность первичной, ток и напряжение вторичной обмоток);
•предполагаемый результат проводимого эксперимента (вид рабочих характеристик трансформатора);
•формулы для расчета параметров трансформатора.
Каждый студент должен иметь бланк протокола лабораторного исследования (см. методические указания к выполнению лабораторного исследования к заданию модуля 5), содержащий:
•схему исследования трансформатора;
•таблицу, которую будет заполнять в ходе эксперимента;
Не подготовленные к работе студенты к выполнению экспериментального исследования не допускаются.
2.Выполнение лабораторного исследования:
Внастоящем эксперименте измерение тока, напряжений и активной мощности проводят прямым методом, с помощью измерительного комплекта К-505.
31
Работа выполняется фронтально, т.е. вся группа выполняет эксперимент одной тематики, но параметры схемы исследования индивидуальны для каждого студента. Бригада формируется по желанию студентов. Схема исследования у всех студентов бригады одинакова.
Физический эксперимент заключается в исследовании работы и определение параметров однофазного трансформатора в опытах холостого хода и короткого замыкания, построение рабочих характеристик по данным опытов работы трансформатора с различной нагрузкой.
При выполнении физического исследования тьютор руководствуется следующим:
1.Перед началом проведения эксперимента тьютор должен убедиться, что студенты ознакомились с электрическим оборудованием и его номинальными данными: ток, напряжение и мощность, на которые рассчитаны соответствующие электротехнические устройства; выбрать необходимые измерительные приборы, определить пределы измерения, цену деления их шкал, класс точности.
2.Сборку электрической цепи необходимо проводить в точном соответствии с заданием. Сборка схемы ведется при разомкнутых рубильниках в следующем порядке: сначала собирается главная цепь, состоящая из последовательно включенных элементов (источники питания, резисторы, амперметры, токовая обмотка ваттметров). Затем к соответствующим точкам присоединяются параллельные элементы, а также вольтметры и обмотки напряжения ваттметров. Тьютору необходимо подчеркнуть, что указанный порядок сборки электрической цепи ограждает экспериментатора от элементарных ошибок, делает схему более простой, наглядной и легко проверяемой.
3.После того, как схема собрана, следует установить указатель лабораторного автотрансформатора на ноль, все делители напряжения установить на минимум, полностью ввести сопротивление реостатов, регулируемые емкости установить на минимум, т.е. создать условия, при которых после включения питания токи и напряжения во всех ветвях схемы либо будут равны нулю, либо будут минимальными.
4.Собранную схему необходимо проверить тьютору. Только после проверки ее преподавателем и с его разрешения можно включать схему под напряжение.
5.Экспериментальное исследование начинается с проведения предварительного опыта, во время проведения которого следят за приборами, не записывая их показаний. Цель предварительного опыта состоит в том, чтобы, во-первых, проследить качественный характер того или иного процесса и, во-вторых, проверить правильность включения измерительных приборов и выбора их пределов измерений. Если в цепях постоянного тока стрелки приборов отклонятся в обратном направлении, то необходимо отключить схему и поменять местами подключенные к прибору провода.
6.После предварительного опыта приступают к тщательному выполнению эксперимента. Отчеты по всем приборам рекомендуется производить одновременно. Показания приборов следует записывать в заготовленные таблицы протокола, проводя пересчет измеряемых величин в соответствии ценой деления приборов.
7.По окончании каждого этапа лабораторного исследования до разборки схемы или ее изменения тьютору следует проверить результаты с тем, чтобы при необходимости можно было повторить эксперимент.
8.Разбирать схему можно только при отключенных источниках питания.
Обратить особое внимание на проведение опыта короткого замыкания. Не допускать превышения тока первичной обмотки выше номинального, указанного на трансформаторе.
По окончании работы тьютор анализирует полученные данные и регистрирует в журнале отчета выполнение студентом физического эксперимента.
Проведение занятия по предложенному сценарию необходимо вести максимально регламентируя действия студентов во время проведения опыта короткого замыкания, для
32
проведения остальных опытов достаточно ознакомить студентов с их планом проведения, распределить роли в бригаде, следить за правильностью действий студентов, поддерживать деловой, доброжелательный психологический климат на занятии.
Лабораторное исследование к заданию модуля 6 (для студентов)
Цель исследования: Изучение возможности формирования треугольного импульса на выходе интегрирующей R-C цепи при прямоугольной форме входного сигнала, приобретение навыков применения электронного осциллографа для анализа периодических несинусоидальных процессов в электрических цепях, получение дополнительных исходных данных для выполнения задания.
Подготовка к экспериментальному исследованию:
1. Изучить теоретические вопросы:
•Причины возникновения переходного процесса;
•Законы коммутации;
•Классический метод расчёта переходных процессов.
2.Подготовить бланк протокола лабораторного исследования. Он должен содержать:
•- схему электрической цепи:
Генератор |
|
|
|
|
импульсов |
|
R |
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
Выход |
uВХ |
C |
uВЫХ |
Вход |
|
||||
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
PS |
Выход СИ 
Синхр.
Рис.3. Схема экспериментальной установки Модуля 6
•формулы для расчёта постоянной времени интегрирующей цепи τ и коэффициента передачи К.
Содержание лабораторного исследования:
1.Исследовать переходный процесс в пассивном интегрирующем звене и влияние величин сопротивлений на форму кривой напряжения на емкости.
2.С помощью осциллографа определить амплитуду и период последовательности импульсов на выходе и входе интегрирующего звена.
Выполнение лабораторного исследования:
1.Познакомится с оборудование и подключением осциллографа.
2.Включить генератор прямоугольных импульсов и подключить к его выходу (клеммы «а», «в» рис.3) осциллограф. Включить напряжение питания осциллографа, нажав
33
кнопку «сеть» на передней панели прибора. Настроить осциллограф так, чтобы на экране было видно два периода напряжения генератора.
3.Зарисовать на кальку осциллограмму напряжения генератора.
4.Провести оси напряжений и времени с учетом предположения, что переходный процесс начинается в момент подачи прямоугольного импульса.
5.По осциллограмме определить амплитуду и период входного напряжения.
6.Собрать схему электрической цепи (рис.3).
7.Подключить вход осциллограф к конденсатору, выставить емкость согласно варианту. Изменяя величину сопротивления переменного резистора добиться того, чтобы форма переходного напряжения на емкости получилось максимально приближенной к треугольной.
8.Зарисовать на кальку осциллограмму напряжения на емкости и определить амплитуду и период выходного напряжения.
9.Записать величину сопротивления, соответствующую треугольному импульсу.
План проведения физического эксперимента модуля 6
Тема: Исследование переходных процессов в пассивных электрических цепях.
Цель: Закрепить теоретические знания по теме анализ переходного процесса в пассивном интегрирующем звене.
Получить дополнительные исходные данные для выполнения задания.
Содержание физического эксперимента: снятие осциллограмм при воздействии напряжения прямоугольной формы на RC цепь при различных значениях величины сопротивления.
Приборы и оборудование: генератор прямоугольных импульсов, осциллограф, соединительные провода.
Описание лабораторной установки:
Экспериментальная установка собирается на стенде, где расположены: генератор прямоугольных импульсов, следующих с частотой 50 Гц, батарея конденсаторов, магазина сопротивлений МСР-60М, осциллограф, соединительные провода. Для проведения эксперимента осциллограф синхронизируется синхроимпульсами с выхода СИ генератора по положительному фронту напряжения, форма которого приведена на рис.4.
uвх
t
34
Рис.4
Методы: проблемный метод, эвристический метод. Формы: индивидуальная.
Ход занятия:
При проведении лабораторной работы необходимо пользоваться методическими указаниями
квыполнению экспериментального исследования.
1.Проведение допуска студентов к эксперименту. Студент должен знать:
•цели и последовательность выполнения эксперимента;
•правила подключения и работы с приборами;
•изменяемый параметр электрической цепи (сопротивление)
•- величины, которые должны быть измерены (осциллограммы напряжения на емкости);
•- предполагаемый результат проводимого эксперимента (форму импульсов напряжения на резисторе и конденсаторе);
•- формулы для расчета параметров постоянной времени цепи.
Каждый студент должен иметь бланк протокола лабораторного исследования (см. методические указания к выполнению лабораторного исследования к заданию модуля 6), содержащий:
•схему исследования переходного процесса;
•предварительный расчет.
Не подготовленные к работе студенты к выполнению экспериментального исследования не допускаются.
2.Выполнение лабораторного исследования:
Внастоящем эксперименте измерение напряжений проводят прямым методом с помощью осциллографа.
Работа выполняется фронтально, т.е. вся группа выполняет эксперимент одной тематики, но параметры схемы исследования индивидуальны для каждого студента. Бригада формируется по желанию студентов. Схема исследования у всех студентов бригады одинакова.
Физический эксперимент заключается в исследовании влияния постоянной времени на форму кривой напряжения на выходе пассивной интегрирующей RC цепи. Определение величины сопротивления, при котором интегрирование напряжения на выходе цепи приводит к получению его треугольной формы.
При выполнении физического исследования тьютор руководствуется общими правилами проведения лабораторного эксперимента.
По окончании работы тьютор фиксирует полученные данные и регистрирует в журнале отчета выполнение студентом физического эксперимента.
Проведение занятия по предложенному сценарию необходимо вести минимально регламентируя действия студентов во время проведения, следить за правильностью действий студентов, поддерживать деловой, доброжелательный психологический климат на занятии.
35