Практикум с использованием миниатюрной электротехнической лаборатории мэл, компьютерного моделирования

Лабораторное задание
А. Определение характеристик одиночных контуров

1. 
   Подключить генератор к первичному контуру. Вторичный контур разомкнуть. Устано- вить выходное напряжение генератора 1 В. Подключить вольтметр к измерительному резистору первичного контура 1 Ом. Изменяя частоту генератора, определить резонансную частоту первично-
   

го контура
f₀₁ , полосу пропускания П₁ и добротность Q₁ .

При компьютерном моделировании использовать режим AC Analysis для узла 9. Для отключения вторичного контура установить значение сопротивле- ния R₂ 10 МОм.

2. 
   Подключить генератор к вторичному контуру. Первичный контур разомкнуть.
   

Аналогично п.1 определить резонансную частоту вторичного контура
f₀₂ , полосу

пропускания
П₂ и добротность Q₂ . Сравнить параметры контуров.

При компьютерном моделировании в схеме рис.4.19 установить значения R₁ 10 МОм, амплитуду источника переменного напряжения 100 В. Провести AC Analysis для узла 10.
Б. Исследование зависимости токов I₁ и I₂ от связи

3. 
   Установить регулятор связи в крайнее левое положение. Включить контуры по схе- ме рис.4.18. Установить частоту генератора, равную резонансной частоте вторичного контура. Для пяти положений регулятора связи α измерить на измерительных сопротивлениях значения токов I₁ и I₂. Более точно следует определить положение регулятора при оптимальной связи по максимуму тока во вторичном контуре. Результаты измерений записать в таблицу 4.7.
   

При компьютерном моделировании для регулировки связи изменять значение М в пре- делах от 100 мкГн до 500 мкГн. Одновременно изменять значения L₁ и L₂. Значения I₁ и I₂. измерять осциллографом.
Таблица 4.7

№ опыта	α	I1	I2	А	n2(0)
1
….
5

4. 
   По результатам измерений вычислить значения нормированной АЧХ вторич- ного тока при резонансе n₂ (0)  I₂ (0)/ I_2mm и фактора связи А по формуле:
   

1  1  n²(0)

_{A } 2
n₂ (0)

5. 
   Построить графики I₁(α), I₂(α), n₂(0) и А(α) на одном графике.
   

В. Исследование частотных характеристик системы связанных контуров
(4.6)

6. 
   Снять АЧХ токов первичного и вторичного контуров при слабой связи (А<1). Результаты занести в Таблицу 4.8.
   
7. 
   Установить критическую (оптимальную) связь (А=1). Снять АЧХ токов кон- туров. Результаты занести в таблицу, аналогичную таблице 4.8.
   
8. 
   Установить сильную связь (А>1). Снять АЧХ токов контуров. Результаты за- нести в таблицу, аналогичную таблице 4.8.
   

Таблица 4.8

№	f	∆f=f-fo	I1	I1/I1р	I2	I2/I2р
1
….
10

9. 
   В компьютерной модели для заполнения таблиц 4.8 провести AC Analysis в уз- лах 9 и 10 и измерения с помощью Toggle Cursors. На рис. 4.20 показаны АЧХ первично- го тока (с большим провалом) и вторичного тока при факторе связи немного превы- шающем единицу.
   

ФЧХ первичного тока на резонансной частоте проходит через нуль, а ФЧХ вторичного тока равна – 360 ^о, что также эквивалентно нулю.

Рис.4.20. АЧХ и ФЧХ первичного и вторичного тока в связанных контурах
Домашнее задание

1. 
   Построить графики амплитудно-частотных характеристик I₁/I_1р(f) и I₂/I_2р(f)
   

для каждого исследованного значения связи.

2. 
   Определить по графикам для каждого значения связи полосу пропускания и фактор связи А.
   
3. 
   Рассчитать для каждого случая АЧХ вторичного тока по формуле 4.3, постро- ить теоретические графики.
   
4. 
   Рассчитать для каждого случая полосу пропускания по формулам 4.4 или 4.5.
   
5. 
   Сравнить расчетные и экспериментальные значения полосы пропускания свя- занных контуров, а также полосы пропускания связанных и одиночных контуров, из ко- торых они образованы.
   

6. 
   Сформулировать выводы по результатам исследований.
   

6. 
   Лабораторная работа №7 Исследование нелинейной феррорезонансной цепи
   

Цель работы. Исследование феррорезонансной цепи, содержащий конденсатор и нелинейную индуктивную катушку с ферромагнитным сердечником. Работа включает опытное нахождение явления феррорезонанса, определение нелинейной вольтамперной ха- рактеристики (ВАХ) катушки, N- образной ВАХ феррорезонансной цепи, наблюдение триг- герных эффектов, применение метода расчета по действующим значениям при анализе не- линейных цепей.
Лабораторное задание

1. 
   Собрать схему измерений Рис.4.8 (без сопротивления R₈). Установить входное
   

напряжение U_вх  0,5В. Подключить вольтметр к измерительному сопротивлению
R_и . Изменяя частоту входного сигнала в диапазоне от 5 кГц до 15 кГц, снять ампли- тудно-частотную и фазочастотную характеристики тока и найти резонансную часто- ту f _р1 . Результаты записать в таблицу 4.9.
Таблица 4.9

f, кГц
URи ,В
I, мА
φ, град

f₂ 

2. 
   Закоротить конденсатор С13. Установить частоту генератора
   

f _р1 1кГц . Изменяя входное напряжение от 0,5 В до 2,5 В, снять вольтам-

перную характеристику катушки. Напряжения на катушке и сопротивлении R_и
измерять вольтметром. Результаты записать в таблицу 4.10. Для напряжения вход- ного сигнала 0,5 В и 2,5 В зарисовать осциллограммы входного напряжения и напряженияU_Rи .
Таблица 4.10

Uвх, В
UL, В
URи, В
I, мА
φ, град
Rк , Ом

Сопротивление потерь в катушке вычислить по формуле: R
_ U_вх cos φ _{ R .}

к _I и

3. 
   Исследовать явление феррорезонанса и триггерный эффект. Для этого
   

включить в цепь емкость С₁₃. Установить частоту генератора
f₂ . Снять зависимо-

сти тока и разности фаз при плавном увеличении и уменьшении входного напря- жения в пределах от 0,5 В до 2,5 В. Результаты записать в таблицу 4.11. Наблю- дать скачки тока и записать в таблицу их точные параметры. Зарисовать осцилло-

граммы входного сигнала и напряжения U_Rи
до и после скачка тока.

Таблица 4.11

Uвх, В	0,5 В	…..	…..	2,5 В	…..	…..	0,5 В
URи, В
I, мА
φ, град

4. 
   Установить напряжение входного сигнала 2 В. Подключить параллельно кон-
   

денсатору сопротивление R8. Вольтметром измерить напряжения U_a ,U_b ,U_c
в точках

a, b, c схемы рис.4.8. Записать сдвиг фаз между током и входным напряжением.